UNIVERSITAS INDONESIA APLIKASI STATISTIK UNTUK …

UNIVERSITAS INDONESIA

APLIKASI STATISTIK UNTUK ANALISIS PROSES

OKSIDASI LANJUT BERBASIS OZON DALAM PENYISIHAN

LIMBAH FENOL UNTUK MENENTUKAN VARIASI

KOMBINASI PARAMETER OPTIMUM PROSES

SKRIPSI

ANNALISIA RUDATIN

0706269634

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

DEPOK

JANUARI 2011

Aplikasi statistik..., Annalisia Rudatin, FT UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

APLIKASI STATISTIK UNTUK ANALISIS PROSES

OKSIDASI LANJUT BERBASIS OZON DALAM PENYISIHAN

LIMBAH FENOL UNTUK MENENTUKAN VARIASI

KOMBINASI PARAMETER OPTIMUM PROSES

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

ANNALISIA RUDATIN

0706269634

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

DEPOK

JANUARI 2011


ii Universitas Indonesia

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang

dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Annalisia Rudatin

NPM : 0706269634

Tanda Tangan :

Tanggal : 7 Januari 2011


iii Universitas Indonesia

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh :


NPM : 0706269634

Program Studi : Teknik Kimia

Judul Skripsi : Aplikasi Statistik untuk Analisis Proses Oksidasi

Lanjut Berbasis Ozon dalam Penyisihan Limbah

Fenol untuk Menentukan Variasi Kombinasi

Parameter Optimum Proses

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima

sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar

Sarjana pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Indonesia.

DEWAN PENGUJI

Pembimbing I : Ir. Eva F. Karamah, M.T. ( )

Penguji I : Prof. Dr. Ir. Setijo Bismo, DEA ( )

Penguji II : Ir. Yuliusman, M.Eng. ( )

Penguji III : Ir. Rita Arbianti, M.Si ( )

Ditetapkan di : Depok

Tanggal : 7 Januari 2011


iv Universitas Indonesia

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas karunia-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Berkat

rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Aplikasi

Statistik untuk Analisis Proses Ooksidasi Lanjut Berbasis Ozon dalam

Penyisihan Limbah Fenol untuk Menentukan Variasi Kombinasi Parameter

Optimum Proses” untuk memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Indonesia.

Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai

pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah

sulit bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

(1) Ir. Eva Fathul Karamah, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam

penyusunan skripsi ini;

(2) Ir. Yuliusman, M.Eng, selaku dosen pembimbing akademik yang telah

menyediakan waktu dan membantu permasalahan akademik perkuliahan

selama ini, serta selaku kordinator skripsi Teknik Kimia FTUI;

(3) Ibu Isti Surjandari, Ph.D, dan Bapak Kamarza, Ph.D yang telah bersedia

menularkan sedikit ilmu statistik kepada saya.

(4) Para dosen Departemen Teknik Kimia FTUI yang telah memberikan ilmu

dan wawasannya;

(5) Ayahanda Bambang Trismoko, dan keluarga yang selalu memberi

motivasi, dukungan, doa, dan semangat untuk selalu berusaha;

(6) Rekan-rekan satu bimbingan: Sonny Citra Permadi, dan Ardhian Solichin

yang sudah membantu dalam penelitian dan saling bertukar wawasan;

(7) Maria Linawati, dan Arna Mardiana yang selalu menghibur disaat-saat sulit

dan selalu bisa saya andalkan untuk „bersandar‟, dalam arti kata

sebenarnya dan perluasannya.


v Universitas Indonesia

(8) Friska Amallia, Rahma Muthia, Zayyanatun Zulfa, Suci Ayunda, Isdiana

Karina, Alifiana PS, dan sahabat-sahabat yang tidak dapat disebutkan satu

demi satu, yang selalu punya cara untuk menyemangati saya di berbagai

kondisi.

(9) Teman-teman angkatan 2007 yang sangat hebat. Saya tidak akan bisa

melalui ini semua tanpa kalian.

(10) Semua teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu demi satu, yang

selalu memberikan informasi dan bantuan semangat;

(11) Mba Tiwi, Mas Taufik, Mang Ijal, Kang Jajat yang selalu punya celotehan

dan cerita lucu untuk disimak.

(12) Semua pihak yang telah membantu penyusunan makalah skripsi ini secara

langsung maupun tidak langsung;

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan bagi

dunia pendidikan dan ilmu pengetahuan.

.

Depok, 7 Januari 2011

Penulis


vi Universitas Indonesia

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:


NPM : 0706269634


Departemen : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

Jenis karya : Skripsi

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-

Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Aplikasi Statistik untuk Analisis Proses Oksidasi Lanjut Berbasis Ozon

dalam Penyisihan Limbah Fenol untuk Menentukan Variasi Kombinasi

Parameter Optimum Proses

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan,

mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),

merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama

saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok

Pada tanggal : 7 Januari 2011

Yang menyatakan

( Annalisia Rudatin )


vii Universitas Indonesia

ABSTRAK



Judul : Aplikasi Statistik untuk Analisis Proses Oksidasi Lanjut Berbasis

Ozon dalam Penyisihan Limbah Fenol untuk Menentukan Variasi

Kombinasi Parameter Optimum Proses

Ozonasi merupakan teknik oksidasi kimiawi yang menggunakan ozon sebagai

oksidator kuat untuk mendegradasi fenol. Namun ozon memiliki kelarutan yang

rendah. Berbagai riset menunjukkan bahwa kavitasi (hidrodinamika maupun

ultrasonik) dapat meningkatkan kelarutan ozon, dan meningkatkan laju penyisihan

fenol. Pada penelitian ini dilakukan analisis signifikansi parameter intensitas dan

konsentrasi awal fenol yang berpengaruh terhadap persentase penyisihan fenol

dengan menggunakan metode ANOVA.

Dari penelitian yang dilakukan, parameter yang paling signifikan adalah intensitas

ultrasonik. Kombinasi parameter yang paling baik untuk proses gabungan

ozonasi-kavitasi hidrodinamika dan ultrasonik adalah pada konsentrasi awal fenol

10 ppm, laju alir gas 200 L/jam, dan intensitas ultrasonik 60%.

Kata Kunci:

Fenol, Ozonasi, Kavitasi hidrodinamika, Ultrasonik, Signifikansi, ANOVA.

ABSTRACT

Name : Annalisia Rudatin

Study Programe : Chemical Engineering

Title : Statistic Application for Analysis of Ozone Based Advance

Oxidation Process on Phenol Degradation to Find The

Optimum Combination Variation of Process‟s Parameter

Ozonation is one of chemical oxidation method that uses ozone as strong oxidizer

for degradating phenol. But, ozone has low solubility in water. Many research

show that cavitation (either hydrodynamic or ultrasonik) gives better solubility of

ozone, and increase the rate of degradation. In this study, signification analysis of

ultrasonik intensity and initial concentration of phenol that affect the percentage

of degradated phenol was conducted by using ANOVA.

The result shows that the ultrasonik intensity is more significant. The optimum

combination variation parameter for ozonation-catitation (ultrasonik and

hydrodynamic) are on initial concentration of phenol 10 ppm, gas flow rate 200

L/jam, dan ultrasonik intensity 60%.

Keywords:

Phenol, Ozonation, Hydrodynamic cavitation, Ultrasonic, Signification,

ANOVA.


viii Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ........................................................................................ 3 1.3. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3 1.4. Batasan Masalah .......................................................................................... 4 1.5. Metodologi Penelitian .................................................................................. 4 1.6. Sistematika Penulisan .................................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5 2.1. Ozonasi ........................................................................................................ 5 2.2. Parameter yang Mempengaruhi Ozonasi ..................................................... 7

2.2.1. Laju alir gas (QG) dan laju alir limbah cair (QL) ................................... 7 2.2.2. Konsentrasi ozon dalam gas (cG) .......................................................... 8 2.2.3. Konsentrasi polutan dalam limbah cair (c(M)) ..................................... 9

2.2.4. pH lingkungan ....................................................................................... 9 2.3. Kavitasi ...................................................................................................... 11

2.3.1. Kavitasi hidrodinamika ....................................................................... 12 2.3.2. Kavitasi ultrasonik .............................................................................. 13

2.4. Penggabungan Proses Ozonasi dengan Kavitasi ........................................ 18 2.5. Proses Penyisihan Fenol dengan Ozonasi dan Kavitasi ............................. 19 2.6. Statistik ...................................................................................................... 22

2.6.1. Jenis-jenis statistik .............................................................................. 23 2.6.2 Desain eksperimen ............................................................................... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 30 3.1. Rancangan Penelitian ................................................................................. 30

3.2. Prosedur Penelitian .................................................................................... 30

3.3. Alat dan Bahan ........................................................................................... 35

3.4. Pengolahan Data dengan SPSS .................................................................. 37 3.4.1. Aplikasi statistik deskriptif .................................................................. 37 3.4.2. Uji signifikansi ANOVA ..................................................................... 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 42 4.1. Proses Ozonasi/Kavitasi Hidrodinamik (O/K) ........................................... 42

4.2. Proses Ozonasi/Kavitasi Ultrasonik (O/S) ................................................. 45 4.3. Proses Ozonasi/Kavitasi Hidrodinamik dan Ultrasonik (O/K/S) ............... 48

4.3.1. Variasi konsentrasi awal (Cp0) ........................................................... 48 4.3.2. Variasi intensitas ultrasonik ................................................................ 56 4.3.3. Variasi laju alir .................................................................................... 58

4.4. Uji Signifikansi .......................................................................................... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 66 5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 66


ix Universitas Indonesia

5.2. Saran .......................................................................................................... 67

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 68

LAMPIRAN


x Universitas Indonesia

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Mekanisme reaksi langsung dan tak langsung .................................. 7

Gambar 2.2. Karakteristik ketergantungan konsentrasi ozon dalam gas dengan laju

alir gas pada sebuah Electric Discharge Ozon Generators (EDOGs)

.......................................................................................................... 8

Gambar 2. 3. Gradien konsentrasi pada pertemuan fasa gas dan cair ..................... 9

Gambar 2. 4. Profil pengaruh pH dan konsentrasi ozon pada tiap bagian kontak

ozon-air ........................................................................................... 10

Gambar 2. 5. Injektor Mazzei ............................................................................... 12

Gambar 2. 6. Efek frekuensi ultrasonik pada pembentukan nitrit dan nitrat ........ 17

Gambar 2. 7. Zona reaksi pada gelembung kavitasi ............................................. 18

Gambar 2. 8. Mekanisme reaksi oksidasi fenol oleh ozon.................................... 20

Gambar 2. 9. Mekanisme reaksi fenol pada proses ozonasi-kavitasi (hidrodinamik

dan ultrasonik) ................................................................................ 21

Gambar 3. 1. Diagram alir penelitian .................................................................... 31

Gambar 3. 2. Langkah-langkah desain eksperimen .............................................. 32

Gambar 3. 3. Skema alat pada sistem ozonasi-kavitasi hidrodinamika (O/K) ..... 36

Gambar 3. 4. Skema alat pada sistem ozonasi-kavitasi ultrasonik (O/S) ............. 36

Gambar 3.5.Skema alat pada sistem ozonasi-kavitasi hidrodinamika dan

ultrasonik (O/K/S) .......................................................................... 37

Gambar 3.6. Membuat variabel pada SPSS 17.0 .................................................. 37

Gambar 3.7. Memasukkan data pada SPSS 17.0 .................................................. 38

Gambar 3.8. Fasilitas Error Bar sebagai pengolah data ........................................ 38

Gambar 3.9. Kotak dialog Error Bar ..................................................................... 39

Gambar 3.10.Kotak dialog pendefinisian grafik ................................................... 39

Gambar 3.11.Dataset uji signifikansi .................................................................... 40

Gambar 3.12.Uji signifikansi dengan ANOVA .................................................... 41

Gambar 3.13.Kotak dialog Univariate ANOVA ................................................... 41

Gambar 4.1.Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K dengan

variasi konsentrasi dengan deviasi standar .................................... 43

Gambar 4.2. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K dengan

variasi konsentrasi ………………………………………………...44

Gambar 4.3.Persentase penyisihan fenol pada skema O/K dengan variasi

konsentrasi ………………………………………………………...44


xi Universitas Indonesia

Gambar 4.4. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/S dengan

variasi konsentrasi dengan deviasi standar ………………………..46

Gambar 4.5. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/S dengan


Gambar 4.6.Persentase penyisihan fenol pada skema O/S dengan variasi

konsentrasi ………………………………………………………...47

Gambar 4.7.Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada

variasi konsentrasi dengan deviasi standar ……………………….49



Gambar 4.9.Persentase penyisihan fenol pada skema O/K/S dengan variasi

konsentrasi ………………………………………………………...50

Gambar 4.10.Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada konsentrasi awal 100

ppm dengan variasi skema ………………………………………..51


ppm dengan variasi skema ………………………………………..52


ppm dengan variasi skema………………………………………...52

Gambar 4.13.Persentase penyisihan fenol pada variasi skema dengan variasi

konsentrasi ………………………………………………………...53

Gambar 4.14.Proses yang terjadi saat gelembung ozon diberikan efek kavitasi ...54


variasi intensitas dengan deviasi standar…………………………. 56


variasi intensitas………………………………………………….. 57

Gambar 4.17.Persentase penyisihan fenol pada skema O/K/S dengan variasi

intensitas………………………………………………………….. 57


variasi laju alir dengan deviasi standar…………………………… 59


variasi laju alir……………………………………………………. 60

Gambar 4.20.Persentase penyisihan fenol pada skema O/K/S dengan variasi laju

alir…………………………………………………………………60


xii Universitas Indonesia

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Mekanisme dekomposisi ozon dalam air murni pada kondisi basa…. 11

Tabel 2. 2. Konstanta laju reaksi fenol dan turunannya dengan ozon……………21

Tabel 2. 3. Konstanta laju reaksi fenol dan turunannya dengan radikal OH……. 22

Tabel 2. 4. Tabulasi observasi desain faktorial 32………………………………………………..

24

Tabel 4.1.Persentase penyisihan fenol pada variasi skema dengan variasi

konsentrasi …………………………………………………………...53

Tabel 4. 2. Hasil ANOVA SPSS 17.0 ……………………………………………62

Tabel 4. 3. Tes Post-Hoc parameter intensitas ultrasonik ………………………..64

Tabel 4. 4. Tes Post-Hoc parameter konsentrasi awal …………………………64


1 Universitas Indonesia

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kemajuan peradaban tidak serta merta meningkatkan kualitas dari seluruh

aspek kehidupan. Perkembangan yang ada cenderung menuntun manusia-nya

untuk berpikiran serba praktis dalam mencapai tujuannya, bahkan tanpa

menghiraukan dampaknya bagi ekosistem disekitar mereka. Kelalaian ini akan

menimbulkan pencemaran bagi lingkungan. Salah satu masalah pencemaran yang

sangat diperhatikan adalah pencemaran air. Air bersih merupakan salah satu

komponen yang paling penting dan dibutuhkan oleh manusia. Data-data Dinas

Pekerjaan Umum (2009) mencatat bahwa lebih dari 70% populasi masyarakat

Indonesia mengkonsumsi air yang terkontaminasi zat-zat berbahaya.

Salah satu zat pencemar berbahaya tersebut adalah limbah fenol yang

banyak dihasilkan oleh industri-industri plastik, kertas, farmasi, dan cat yang

banyak terdapat di Indonesia. Fenol merupakan senyawa yang sangat beracun,

sulit didegradasi, dan menyebabkan bau dan rasa pada air meskipun dalam

konsentrasi yang sangat kecil (0,002 mg/L).

Proses pengolahan limbah fenol yang menjanjikan adalah teknologi

oksidasi lanjutan (Advanced Oxidation Processes/AOPs). AOPs bisa secara luas

didefinisikan sebagai metode oksidasi fasa larutan yang terutama didasari oleh

pembentukan dan penggunaan radikal hidroksil (radikal OH) sebagai hasil

sampingan di dalam proses yang dapat mengakibatkan kehancuran dari senyawa

target atau pencemar (Ince dan Tezcanli-Guyer, 2004). Teknik-teknik yang telah

digunakan proses oksidasi lanjut diantaranya proses berbasis H2O2, fotolisis,

fotokatalisis, dan yang berkembang sejauh ini adalah proses berbasis ozon.

Teknik-teknik tersebut dapat digunakan secara terpisah atau dapat dikombinasikan

satu sama lain. Seperti yang telah diaplikasikan oleh Slamet (2007) yang

menggabungkan fotokatalisis dengan adsorben untuk mengolah polutan organik.

Proses oksidasi lanjut berbasis ozon sangat potensial karena ozon dapat

bereaksi dengan dua cara di dalam air, yaitu oksidasi langsung dengan


2

Universitas Indonesia

menggunakan ozon itu sendiri dan oksidasi tidak langsung dengan bantuan radikal

OH dan sifatnya sebagai desinfektan (Dodd, Kohler, & Gutten, 2009).

Namun, proses pengolahan limbah cair dengan menggunakan ozon masih

memiliki beberapa kekurangan, salah satunya kelarutannya yang rendah dalam air

yang cenderung mendorong pemakaian dosis ozon secara berlebihan. Hal ini

menyebabkan borosnya penggunaan ozon yang menjadi salah satu faktor

penyebab tingginya biaya proses ozonasi. Rendahnya kelarutan ozon dalam air

mengakibatkan laju reaksi oksidasi oleh ozon baik langsung maupun tidak

langsung (dengan pembentukan radikal OH) akan berkurang.

Untuk itu dibutuhkan suatu proses gabungan yang dapat meningkatkan

keefektifan ozon sebagai pendegradasi senyawa fenol. Proses gabungan yang kini

tengah berkembang adalah proses gabungan ozonasi-kavitasi. Kavitasi merupakan

salah satu cara untuk meningkatkan kelaruran ozon dalam air (Hoffmann, M. R.,

Hoechemer, R. A. , Hua, I, 1996). Kavitasi akan meningkatkan laju perpindahan

massa ozon dengan memperbesar luas permukaan kontak melalui penggunaan

gelembung dengan diameter yang lebih kecil atau gelembung mikro. Kavitasi

merupakan fenomena terjadinya pembentukan, pertumbuhan dan hancurnya

gelembung mikro dalam cairan. Jika fenomena ini terjadi karena adanya

gelombang suara dengan frekuensi tinggi maka disebut kavitasi akustik oleh

gelombang ultrasonik,dan jika terjadi akibat variasi tekanan pada cairan yang

mengalir akibat perubahan geometri pada sistem yang mengalir, maka disebut

sebagai kavitasi hidrodinamika. Dalam penelitian ini akan digunakan proses

gabungan, diantaranya proses gabungan ozonasi-kavitasi ultrasonik, ozonasi-

kavitasi hidrodinamika, dan ozonasi-kavitasi hidrodinamika dan ultrasonik.

Terdapat banyak parameter-parameter yang mempengaruhi proses

gabungan tersebut, seperti konsentrasi ozon, laju alir gas, intensitas ultrasonik,

dan lain-lain (Zhao, Ma, & Zhai, 2010). Untuk membuktikan (validasi) pengaruh

parameter-parameter tersebut dalam proses gabungan diperlukan evaluasi

pengaruh parameter yang cepat, dan murah, untuk merancang penelitian yang

efisien, dibutuhkan suatu metode statistik. Metode statistik, selain digunakan

untuk validasi, juga dapat digunakan untuk mengontrol proses, dan menjaganya

pada kondisi optimum dengan permodelan matematis (Lazic, 2004).


3


Salah satu metode statistik yang dapat digunakan untuk mengevaluasi

parameter-parameter yang berpengaruh dalam proses adalah metode statistik

ANOVA (Analysis of Variance). ANOVA merupakan metode analisis yang telah

terbukti dapat menyeleksi faktor-faktor berdasarkan signifikan dan responnya

terhadap sistem atau proses kimia (Lazic, 2004) secara serentak. Prinsipnya

adalah mempergunakan faktorial ANOVA yang digunakan ketika peneliti ingin

mempelajari efek dari dua atau lebih perlakuan variabel.

Pada penelitian ini, ANOVA digunakan untuk menguji signifikansi

parameter yang berpengaruh pada proses gabungan ozonasi dan kavitasi.

Pengerjaan perhitungan ANOVA diakomodasi dengan perangkat lunak (software)

statistik SPSS. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan analisis terhadap

parameter yang paling berperan dalam proses gabungan ozonasi-kavitasi

ultrasonik, ozonasi-kavitasi hidrodinamika, dan ozonasi-kavitasi hidrodinamika

dan ultrasonik, dan dapat diterapkan ke penelitian selanjutnya untuk

mengoptimalkan proses pengolahan limbah cair, khususnya limbah fenol.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana menguji signifikansi parameter yang berpengaruh terhadap

kinerja proses (konsentrasi polutan dalam limbah cair, dan intensitas

ultrasonik) dengan metode ANOVA?

2. Seberapa signifikan pengaruh parameter–parameter tersebut terhadap

kinerja proses?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

1. Menganalisis parameter yang berpengaruh terhadap kinerja proses

(konsentrasi polutan awal dalam limbah cair, dan intensitas ultrasonik)

dengan metode ANOVA.

2. Menentukan parameter yang dapat mempengaruhi proses secara

signifikan.


4


3. Menentukan variasi terhadap kombinasi parameter yang dapat

mengoptimalkan proses.

1.4. Batasan Masalah

Pada penelitian ini, penulis membatasi masalah sebagai berikut:

1. Analisis dilakukan menggunakan metode statistik ANOVA

2. Perhitungan ANOVA dibantu dengan menggunakan software statistik

SPSS 17, dengan Confidence Level 95%, dan tanpa blocking pada 3k

faktorial.

3. Kinerja proses dievaluasi dengan parameter persentase penyisihan fenol.

4. Data yang digunakan merupakan data sekunder yang merupakan hasil

penelitian Sonny Citra Permadi (2010) yang dilakukan di Laboratorium

Intensifikasi Proses DTK FTUI.

1.5. Metodologi Penelitian

Penelitian diawali dengan menentukan parameter-parameter yang akan

dianalisis menggunakan ANOVA yakni laju alir gas, konsentrasi polutan dalam

limbah cair, dan intensitas ultrasonik.Jumlah data minimum yang harus dianalisis

didapatkan dari jumlah parameter dan variabel yang digunakan. Parameter lain

yang dianggap tetap adalah laju alir limbah, konsentrasi ozon dalam gas, dengan

kondisi asam.

Data-data yang digunakan seluruhnya bersumber dari penelitian terdahulu

oleh tim peneliti pengolahan limbah cair fenolik di Laboratorium Intensifikasi

Proses DTK FTUI. Data-data yang digunakan merupakan hasil penelitian

penyisihan fenol dengan proses gabungan ozonasi-kavitasi ultrasonik, ozonasi-

kavitasi hidrodinamika, dan ozonasi-kavitasi hidrodinamika dan ultrasonik.

Penentuan signifikansi parameter dilakukan dengan teknik komputasi dibantu oleh

piranti lunak (software) SPSS 17.0.


5


1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah,

tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi literatur-literatur yang mengandung teori dasar yang

berhubungan dengan proses ozonasi, kavitasi, dan metode statistik

yang akan digunakan.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini berisi diagram alir penelitian, prosedur penelitian, variabel

penelitian, dan alat serta bahan untuk mencapai tujuan penelitian

yang diinginkan.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil penelitian, yakni hasil aplikasi metode statistik

dengan SPSS 17.0, interpretasi dan analisis dari hasil yang

didapatkan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari analisis yang dilakukan sesuai

tujuan penelitian yang diinginkan, dan saran-saran untuk penelitian

selanjutnya.



BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ozonasi

Ozonasi merupakan salah satu jenis AOPs (Advanced Oxidation Process)

yang banyak berkembang sebagai pengolah limbah cair dengan

mengkontakkannya dengan ozon dikarenakan kelebihannya yang dapat bereaksi

dengan dua cara untuk menguraikan zat polutan, dan sifatnya sebagai desinfektan

yang juga dapat mensterilkan limbah cair dari pencemar biologis seperti bakteri.

Kedua cara reaksi ozon tersebut ialah dengan reaksi langsung dan tak langsung.

Reaksi langsung ozon merupakan reaksi ozon yang sebenarnya, yaitu reaksi

molekul ozon dengan molekul kimia lain. Reaksi tidak langsung merupakan

reaksi oleh radikal OH, yang dibentuk dari dekomposisi ozon atau hasil reaksi

langsung ozon dengan senyawa yang ada di air. Dapat disimpulkan bahwa reaksi

langsung ozon merupakan tahap inisiasi yang menuju ke reaksi tidak langsung.

Ozon mempunyai niai potensial redoks yang tinggi, yang menyebabkan molekul

ozon mempunyai kapasitas tinggi untuk bereaksi dengan banyak senyawa. Pada

sebagian besar reaksi, tidak ada transfer elektron yang jelas, yang ada adalah

transfer molekul ozon ke senyawa lain.

Sedangkan reaksi tidak langsung berkaitan dengan radikal bebas yang

dihasilkan dari dekomposisi ozon di air. Radikal bebas secara alami terbentuk

pada tahap reaksi inisiasi atau propagasi dari Advanced Oxidation Processes yang

melibatkan ozon dan molekul lainnya, seperti hidrogen peroksida atau radiasi UV.

Radikal hidroksil (OH) yang terbentuk dari proses AOPs merupakan merupakan

oksidator kuat dan dapat bereaksi dengan hampir seluruh senyawa. Reaksi antara

radikal OH tersebut dengan senyawa lain yang ada dalam air (dapat disebut

polutan) merupakan reaksi tidak langsung ozon. Berikut ini adalah contoh

mekanisme reaksi langsung dan tak langsung ozon:


7


M = Mikropolutan; S = Scavenger; R= Produk Reaksi

Gambar 2. 1. Mekanisme reaksi langsung dan tak langsung

(Sumber: Staehelin and Hoigne, 1983)

2.2. Parameter yang Mempengaruhi Ozonasi

Terdapat beberapa parameter yang berpengaruh terhadap kinerja ozonasi,

diantaranya laju alir gas, laju alir limbah cair, volume reaktor, konsentrasi ozon

dalam gas, konsentrasi ozon dalam limbah cair, konsentrasi polutan dalam limbah

cair, konsentrasi promoter, konsentrasi radical scavenger, tegang permukaan air,

kuat ion air, dan pH air. Berikut ini adalah penjelasan tentang parameter-

parameter yang akan dianalisis signifikansi pengaruhnya dalam penelitian ini:

2.2.1. Laju alir gas (QG) dan laju alir limbah cair (QL)

Laju alir gas (QG) dan laju alir limbah cair (QL) merupakan parameter

operasi yang penting untuk mengetahui neraca massa selama reaksi berlangsung.

Neraca massa reaksi tersebut berguna untuk mengevaluasi hasil eksperimen, atau

kinerja proses secara keseluruhan (Gottschalk, Libra, & Saupe, 2000). Lebih jauh,

laju alir limbah cair (QL) terkait dengan konsentrasi polutan didalamnya akan

mempengaruhi konsentrasi ozon optimum yang diperlukan untuk

menyisihkannya. Pengaruh laju alir gas (QG) terhadap laju reaksi akan dijelaskan

lebih lanjut pada sub-subbab 2.2.2.


8


2.2.2. Konsentrasi ozon dalam gas (cG)

Konsentrasi ozon dalam gas sangat dipengaruhi tipe gas yang digunakan

sebagai masukan (feed) ozon generator, yakni berupa udara atau gas oksigen.

Semakin tinggi kandungan oksigen didalamnya, konsentrasi ozon yang dapat

dicapai juga makin besar. Laju alir massa ozon yang dihasilkan generator

(misalnya EDOGs) sangat dipengaruhi oleh laju alir gas (QG) dan daya atau

voltase yang dipakai. Konsentrasi ozon dalam gas (cG) berkurang seiring dengan

bertambahnya laju alir gas (QG) seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

(Sumber: ASTeX Sorbios, 1996)

Konsentrasi ozon dalam gas (cG) mempengaruhi jumlah ozon yang dapat

bereaksi dalam penyisihan polutan. Konsentrasi ozon dalam gas (cG) dan laju alir

gas (QG) dalam volume reaktor tertentu dikenal sebagai dosis ozon yang

berpengaruh terhadap laju reaksi. Penambahan dosis ozon akan meningkatkan laju

reaksipenyisihan polutan (Gottschalk, Libra, & Saupe, 2000).

Gambar 2. 2. Karakteristik ketergantungan konsentrasi ozon dalam gas dengan laju alir gas pada

sebuah Electric Discharge Ozon Generators (EDOGs)


9


Konsentrasi ozon dalam gas (cG) tentunya juga mempengaruhi konsentrasi

gas dalam cairan (cL), menurut teori dua lapisan saat ozon dikontakkan ke air

(Treybal, 1968). Teori dua lapisan menyebutkan bahwa saat suatu zat melalui dua

fasa, akan terdapat resistant pada pertemuan dua fasa. Hal ini menimbulkan

gradien konsentrasi, seperti yang terlihat pada ilustrasi berikut:

Gambar 2. 3. Gradien konsentrasi pada pertemuan fasa gas dan cair

(Sumber: Treybal, 1968)

Gradien konsentrasi yang ditimbulkan efek tersebut dapat mempengaruhi

konsentrasi ozon yang bereaksi dengan senyawa target di dalam cairan.

2.2.3. Konsentrasi polutan dalam limbah cair (c(M))

Konsentrasi senyawa target (polutan) yang akan disisihkan mempengaruhi

jumlah karbon organik yang terlarut (Dissolve Organic Carbon/ DOC) dalam

cairan. Konsentrasi polutan dalam limbah cair (c(M)) juga berpengaruh pada

neraca massa, yang berguna untuk mengevaluasi kinerja proses. Konsentrasi

polutan (c(M)) akan berpengaruh terhadap konsentrasi ozon optimum yang

diperlukan untuk menyisihkannya.

2.2.4. pH lingkungan

Nilai pH sangat mempengaruhi reaksi rantai ozon, terutama pada tahap

inisiasi (lihat gambar 2.1). Nilai pH juga memiliki peran penting pada

kesetimbangan kondisi asam. Oksidasi mikropolutan pada air sintetis (baik air


10


terdeionisasi atau tanpa buffer) kenaikan nilai pH akan meningkatkan laju reaksi.

Laju reaksi akan berbanding secara proporsional dengan konsentrasi OH-.

Nilai pH juga sangat mempengaruhi laju dekomposisi ozon. Ozon

merupakan senyawa yang tidak stabil. Setelah pembentukannya, ozon akan

dengan mudah terdekomposisi kembali membentuk oksigen. Di dalam air, ozon

menjadi tidak stabil dan secara cepat terdekomposisi melalui serangkaian

mekanisme reaksi. Ozon akan lebih mudah terdekomposisi pada pH yang lebih

tinggi (basa).

Pada pH < 12, reaksi dekomposisi ozon berlangsung lambat dan terjadi pada

fasa ruah (bulk)

Pada pH > 12, reaksi berlangsung sedang atau cepat, berkompetisi dengan

reaksi langsung ozon atau bahkan menjadi satu-satunya reaksi yang

mengkonsumsi ozon. Jika bereaksi langsung dengan ozon, reaksi dekomposisi

berjalan lambat.

Berikut ini merupakan profil pengaruh pH dan konsentrasi ozon pada tiap

bagian kontak ozon dengan air :

Gambar 2. 4. Profil pengaruh pH dan konsentrasi ozon pada tiap bagian kontak ozon-air

(Sumber: Staehelin, Hoigné, dan Bühler, 1984)

Mekanisme dekomposisi ozon dalam air murni pada kondisi basa menurut

Tomiyasu, Fukutomi, dan Gordon (1988) dapat terlihat pada tabel dibawah ini:


11


Tabel 2. 1. Mekanisme dekomposisi ozon dalam air murni pada kondisi basa

2.3. Kavitasi

Kavitasi merupakan teknik pembangkitan gelembung ukuran kecil atau

gelembung mikro, yaitu gelembung dengan diameter kurang dari puluhan mikron,

sedang gelembung konvensional memiliki diameter beberapa milimeter. Kavitasi

merupakan fenomena terjadinya pembentukan, pertumbuhan dan hancurnya

gelembung mikro dalam cairan. Jika fenomena ini terjadi karena adanya

gelombang suara dengan frekuensi tinggi maka disebut kavitasi akustik

(ultrasonikasi), dan jika terjadi akibat variasi tekanan pada cairan yang mengalir

akibat perubahan geometri pada sistem yang mengalir, maka disebut sebagai

kavitasi hidrodinamika.


12


Selain dapat meningkatkan kelarutan ozon pada air terdapat efek lain

kavitasi pada proses ozonasi yang sama pentingnya. Pada air yang diberikan

kavitasi, panas yang dihasilkan dari ledakan gelembung mikro akan

mendekomposisi air menjadi atom hidrogen dan radikal OH yang sangat reaktif.

Maka proses kavitasi itu sendiri akan dapat menghasilkan radikal OH. Jika pada

ozonasi radikal OH yang terbentuk berasal dari dekomposisi ozon, maka pada

proses kavitasi radikal OH yang terbentuk berasal dari molekul air yang

terdekomposisi secara termal.

2.3.1. Kavitasi hidrodinamika

Kavitasi hidrodinamika terjadi karena perbedaan tekanan pada cairan yang

mengalir akibat perubahan geometri pada sistem. Pembangkitan kavitasi

hidrodinamika dapat diakomodasi dengan menggunakan injektor Mazzei.

Perbedaan tekanan antara masukan dan keluaran injektor jenis iniakan

menciptakan kondisi vakum pada badan injektor yang akanmenginisiasi

penghisapan pada suction port. Keuntungan dari injektor jenis ini adalah

diperolehnya laju perpindahan massa ozon yang tinggi (hingga 90%), efisiensi

cenderung tetap, konstruksinya yang sederhana dan tidak membutuhkan aliran

listrik. Berikut ini adalah gambar injektor Mazzei:

Gambar 2. 5. Injektor Mazzei

(Sumber: www.ozoneapplications.com)

Cara kerja injektor adalah sebagai berikut : ketika cairan operasi bertekanan

masuk ke dalam injektor, aliran ini ditarik menuju arah ruang injeksi dan berubah

menjadi aliran dengan kecepatan yang sangat tinggi.Peningkatan kecepatan yang

melalui ruang injeksi akan menurunkan tekanan, yang demikian akan

memungkinkan ozon dimasukkan ke dalam suction port dan ikut ke dalam aliran.

Dan saat aliran dengan kecepatan tinggi ini menuju keluaran injektor,


13


kecepatannnya berkurang namun tekanannya akan meningkat kembali, namun

tekanan keluaran ini masihlebih rendah dibandingkan tekanan masukan injektor.

Dalam aplikasinya, kavitasi hidrodinamika dapat menghancurkan

kontaminan di dalam air baik secara pirolisis yang dihasilkan oleh temperatur

yang tinggi di dalam gelembung, atau melalui dekomposisi uap air menjadi

hidrogen dan radikal OH, yang kemudian diikuti dengan mekanisme kimia.Jangka

waktu untuk perubahan tekanan dalam kavitasi hidrodinamika lebih tinggi

dibanding dalam ultrasonik. Dengan demikian, pertumbuhan dan ledakan

gelembung yang terjadi lebih membutuhkan waktu.

2.3.2. Kavitasi ultrasonik

Ultrasonikasi merupakan salah satu metode AOPs yang memanfaatkan

radiasi gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik terjadi pada frekuensi diatas

16 kHz, diatas frekuensi normal yang dapat didengar oleh manusia, dan biasanya

berada pada kisaran 20 kHz – 500 MHz. Tingkatan frekuensi berbanding terbalik

terhadap tenaga yang dihasilkan (power output). Intensitas yang lemah, dan

frekuensi yang tinggi (dalam MHz) tidak mengubah keadaan medium saat

diradiasikan, sebaliknya pada intensitas yang tinggi dan frekuensi yang rendah,

gelombang ini mengubah keadaan medium,dan menimbulkan getaran dan

pembentukan, pembesaran, serta hancurnya gelembung yang dikenal sebagai

peristiwa kavitasi yang dapat meningkatkan keefektifan reaksi. Di dalam

gelembung kavitasi yang ditimbulkan, tekanan dan temperatur naik secara

dramatis hingga gelembung tersebut pecah. Sehingga kavitasi menjadi “mikro-

reaktor” yang dapat meningkatkan keefektifan reaksi yang selanjutnya akan

dijelaskan pada bagian 2.5.

Kavitasi ultrasonik telah terbukti dapat mendegradasi berbagai jenis polutan.

Reaksi yang terjadi dan tempat berlangsungnya reaksi berbeda untuk tiap jenis

polutan, sebagai berikut:

Polutan volatil : didegradasi melalui reaksi pirolisis pada fasa uap dalam

gelembung kavitasi

Polutan hidrofobik: terakumulasi dan bereaksi pada lapisan batas

gelembung yang bersifat hidrofobik. Konsetrasi radikal OH dan


14


peroksida pada lapisan batas jauh lebih tinggi dibandingkan pada fasa

ruah cairan

Polutan hidrofilik: bereaksi pada fasa ruah cairan, terdegradasi oleh

reaksi dengan radikal bebas atau peroksida yang dihasilkan oleh sonolisis

air

Partikel makromolekul: terdegradasi oleh efek hidromekanis karena

pecahnya gelembung.

Selain dampak positif seperti yang telah disebutkan diatas, kavitasi

ultrasonik juga memiliki produk samping. Kavitasi yang dihasilkan tidak hanya

mengakomodasi reaksi degradasi polutan, tapi juga dapat mengakomodasi reaksi

tak-spesifik lain, misalnya reaksi pembentukan senyawa lain seperti nitrit, nitrat,

dan hidrogen peroksida (Tiehm, 2001).

Hidrogen peroksida terbentuk saat larutan di kavitasi ultrasonik.

Pembentukan hidrogen peroksida merupakan hasil dari reaksi rekombinasi radikal

yang dihasilkan sonolisis air. Hidrogen peroksida (H2O2) biasanya terbentuk dari

gabungan dua radikal OH. Hidrogen peroksida tidak hanya terbentuk pada saat

sonolisis air, tetapi juga pada limbah cair saat mendegradasi polutan.

Pembentukan nitrit dan nitrat karena kavitasi ultrasonik berlangsung pada

rentang frekuensi 41 kHz - 1MHz. Nitrit dan nitrat terbentuk karena keberadaan

molekul O2 dan N2 yang bereaksi karena kavitasi ultrasonik, dan tidak

dipengaruhi oleh radikal OH Pembentukan nitrit dan nitrat akan merugikan reaksi

penyisihan polutan secara keseluruhan. Hasil air bersih yang telah dihasilkan akan

mengandung nitrit yang bersifat toksik untuk organisme air. Selain itu, nitrit dan

nitrat dapat digunakan oleh bakteri untuk melangsungkan nitrifikasi.

Selain untuk mendegradasi polutan organik, kavitasi ultrasonik juga terbukti

dapat mendegradasi logam seperti yang terlihat pada ilustrasi berikut ini:


15


Gambar 2.5. Ilustrasi penyisihan logam dari partikel mineral

(Sumber: Swamy & Narayana, 2001)

Terdapat beberapa parameter yang berpengaruh terhadap kinerja kavitasi

ultrasonik, diantaranya frekuensi, intensitas, durasi kavitasi ultrasonik, desain

reaktor, dan media kavitasi ultrasonik. Berikut ini adalah penjelasan tentang

parameter-parameter yang akan dianalisis signifikansi pengaruhnya dalam

penelitian ini:

2.3.2.1. Intensitas dan frekuensi ultrasonik

Intensitas ultrasonik merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi

kavitasi. Intensitas ultrasonik akan mempengaruhi pembentukan gelembung mikro

yang dihasilkan dari proses kavitasi. Pada intensitas rendah laju pertumbuhan

gelembung akan lebih lambat, sementara pada intensitas tinggi pertumbuhan

gelembung mikro sangat cepat karena siklus ekspansi dan kompresi pada

intensitas tinggi lebih ekstrem (Ince, 2000).


16


Intensitas ultrasonik juga akan mempengaruhi jenis kavitasi yang terjadi.

Pada intensitas rendah gelembung yang dihasilkan lebih stabil dan memiliki

waktu hidup yang lebih panjang, yaitu sekitar 10 μs. Kavitasi jenis ini disebut

sebagai stable cavitation. Pada kavitasi ini tahap kehancuran gelembungakan

tertunda hingga melewati beberapa siklus ekspansi dan kompresi.

Intensitas ultrasonik tinggi akan menghasilkan gelembung dengan waktu

hidup yang lebih singkat, yaitu hanya 0,4μs. Kavitasi jenis ini disebut sebagai

transient cavitation. Pada jenis kavitasi ini, temperatur dan tekanan yang

dihasilkan lebih tinggi. Energi yang dilepas ke sekitar pada transient cavitation

jauh lebih besar dibandingkan dengan stable cavitation, yang disebabkan

hancurnya gelembung mikro pada transient cavitation lebih cepat dan dahsyat

dibandingkan stable cavitation. Dengan semakin singkatnya waktu yang

dibutuhkan gelembung mikro untuk hancur maka produksi radikal hidroksil juga

akan lebih besar (Petrier,1992).

Pada intensitas tinggi siklus kompresi dan ekspansi yang dialami gelembung

juga lebih ekstrem sehingga gelembung-gelembung mikro tersebut akan

cenderung untuk berosilasi terlebih dahulu di dalam larutan sebelum kemudian

akhirnya pecah sehingga tranfer radikal hidroksil ke dalam larutan pun akan

semakin besar karena adanya efek microstreaming ini (Hoffmann, M. R.,

Hoechemer, R. A. , Hua, I, 1996).

Selain intensitas, faktor lain yang mempengaruhi kavitasi adalah frekuensi.

Frekuensi gelombang ultrasonik akan mempengaruhi gelembung kavitasi yang

terbentuk. Pada frekuensi rendah, amplitudo yang dibutuhkan untuk menimbulkan

kavitasi cukup rendah. Gelembung yang terbentuk besar, dan umurnya panjang.

Sedangkan pada frekuensi tinggi, amplitudo yang dibutuhkan untuk menimbulkan

kavitasi tinggi. Gelembung yang dihasilkan lemah dan berumur pendek, saat

pecah tidak terlalu keras, bahkan tidak terjadi kavitasi pada rentang milihertz

karena siklus yang terlalu pendek untuk membentuk gelembung. Pada

kenyataannya, kenaikan frekuensi akan meningkatkan laju reaksi (Adewuyi,

2001). Hal ini dikarenakan frekuensi yang tinggi dapat meningkatkan jumlah

senyawa radikal pada sistem. Walaupun saat pecah tidak terlalu keras, frekuensi


17


tinggi memungkinkan terjadinya lebih banyak kavitasi, sehingga memiliki lebih

banyak kemungkinan untuk membentuk senyawa radikal.

Frekuensi juga mempengaruhi pembentukan nitrit dan nitrat seperti yang

terlihat pada gambar berikut ini:

Gambar 2. 6. Efek frekuensi ultrasonik pada pembentukan nitrit dan nitrat

(Sumber: Tiehm, 2001)

2.3.2.2. Temperatur lingkungan

Reaksi kavitasi ultrasonik akan mengakibatkan peningkatan temperatur.

Temperatur pada fasa ruah cairan akan mempengaruhi viskositas, kelarutan gas,

tekanan uap, dan tegangan permukaan cairan (Mukesh, Hongqiang, Mujumdar, &

Ray, 2004). Pada temperatur lingkungan yang tinggi, intensitas ultrasonik yang

dibutuhkan rendah untuk menimbulkan kavitasi. Hal ini terjadi karena

peningkatan temperatur akan menurunkan viskositas dan tegangan permukaan,

sehingga menurunkan intensitas ultrasonik yang dibutuhkan untuk memproduksi

kavitasi. Saat terjadi peningkatan temperatur, tekanan uap meningkat, sehingga

gelembung kavitasi terisi dengan uap senyawa target. Peningkatan kandungan uap

dan gas akan meningkatkan resistensi gerakan di dalam gelembung selama

peristiwa kavitasi. Hal tersebut menyebabkan penurunan intensitas terjadinya

pemecahan gelembung. Penurunan intensitas tersebut dapat mengurangi

temperatur saat pecah dan mengurangi jumlah terbentuknya radikal OH sehingga

menurunkan laju degradasi.


18


2.4. Penggabungan Proses Ozonasi dengan Kavitasi

Kavitasi baik hidrodinamika dan ultrasonik telah terbukti sebagai suatu

metode yang dapat meningkatkan orde reaksi pada berbagai sistem (Thompson &

Doraiswamy, 1999). Berikut ini merupakan dampak yang ditimbulkan kavitasi,

antara lain:

- Tekanan mekanis yang tinggi

- Memproduksi radikal H dan OH.Radikal OH tebentuk paling banyak, diikuti

radikal O, H2O, H, dan H2. Senyawa radikal tersebut diproduksi pada 30 ns

terakhir saat kenaikan temperatur secara cepat.

- Dekomposisi termal senyawa volatil-hidrofobik

Saat ditambahkan kavitasi timbul 3 zona reaksi pada gelembung seperti

yang terlihat pada gambar berikut:

Gambar 2. 7. Zona reaksi pada gelembung kavitasi

Dalam penggabungannya dengan ozon, kavitasi dapat meningkatkan laju

perpindahan massa ozon dalam limbah cair dengan meningkatkan distribusi ozon

yang bereaksi, yang dapat dibedakan menjadi efek mekanis (fisik) dan kimia.

Efek mekanis diakomodasi oleh vibrasi (getaran) yang diakibatkan oleh

gelombang ultrasonik yang diradiasikan, dan dapat mengurangi ketebalan lapisan

cairan, dan mengurangi penggabungan gelembung (bubble coalesence) dari

ozonator, sehingga dapat meningkatkan perpindahan massa gas ke dalam cairan.

Efek kimia ditimbulkan dari peningkatan jumlah radikal hidroksil yang

terbentuk dari dekomposisi ozon (Weavers, 2001). Dekomposisi ozon terjadi

secara termolisis pada fasa uap dalam sebuah gelembung kavitasi (zona 1),

mengikuti mekanisme reaksi dibawah ini :


19


(2.1)

Reaksi inisiasi tersebut menghasilkan atom oksigen yang bereaksi dengan air

membentuk radikal OH menurut mekanisme reaksi berikut:

(2.2)

Produk radikal OH yang terbentuk kemudian akan berpindah ke lapisan antar fasa

gelembung (zona 2) untuk selanjutnya menuju fasa ruah cairan (zona 3). Pada fasa

uap (zona 1) juga terjadi reaksi pirolisis. Pada lapisan antar fasa (zona 2), terdapat

air superkritis dan senyawa-senyawa radikal terlarut yang berpindah dari dalam

gelembung. Zona ini merupakan tempat bereaksinya senyawa nonvolatil terlarut

dan pirolisis fasa cair. Pada fasa ruah cairan (zona 3), terjadi peningkatan oksidan

metastabil, seperti H2O2 yang terbentuk karena reaksi rekombinasi senyawa

radikal.

2.5. Proses Penyisihan Fenol dengan Ozonasi dan Kavitasi

Fenol merupakan salah satu polutan yang banyak ditemukan di limbah

industri, seperti industri kimia, petrokimia, cat, tekstil, pestisida dan lain-lain.

Senyawa fenolik, sebagai kontaminan organik pada air dapat menghasilkan resiko

lingkungan yang sangat serius sehingga perlu dihilangkan sebelum dibuang ke

lingkungan. Menteri Negara Lingkungan Hidup melalui Surat Keputusan Nomor

KEP-51/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan

Industri menetapkan konsentrasi senyawa fenolik yang diperbolehkan dalam air

limbah kegiatan industri sebelum dibuang ke lingkungan tidak melebihi 0,5 mg/L

(untuk industri golongan I), 1 mg/L untuk untuk industri golongan II.

Penyisihan fenol dengan proses ozonasi-kavitasi (ultrasonik dan

hidrodinamika) melibatkan reaksi fenol dengan ozon dan radikal OH. Mekanisme

reaksi langsung oleh ozon dapat terlihat pada gambar di bawah ini:


20


Gambar 2. 8. Mekanisme reaksi oksidasi fenol oleh ozon

(sumber: Lesko, 2004)

Mekanisme reaksi tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

Pertama-tama fenol akan bereaksi dengan ozon melalui serangan

elektrofilik. Proses oksidasi dari fenol dan produk samping yang

dihasilkan dari degradasi fenol terjadi pada fasa ruah dari larutan melalui

reaksi serangan langsung oleh ozon.

Serangan elektrofilik pada posisi orto dan para menghasilkan anion

trioksida hidroksil. Intermediet ini dapat kehilangan molekul oksigen

sehingga membentuk senyawa dihidroksi benzen, catechol dan

hidroquinon.

Selanjutnya senyawa intermediet yang dihasilkan tadi akan mengalami

reaksi pembukaan cincin sehingga membentuk muconic acid, maleic acid,

dan asam karboksilat olefin lainnya.

Proses ozonasi lebih lanjut pada produk intermediet ini akan menyebabkan

dekarboksilasi dan pembentukan glyoxal, asam glioksilat, dan asam

oksalat yang tidak dapat dioksidasi lebih lanjut oleh ozon.


21


Tabel 2. 2. Konstanta laju reaksi fenol dan turunannya dengan ozon

Senyawa Konstanta Laju Reaksi (M-1

s-1)

Fenol 1,3 × 103

Catechol 3,1 × 105

Hidroquinon 1,5 × 106

Asam Maleat 2,4 × 104

Format 1,0 × 102

Glioksilat 1,9

Oksalat ≤ 0,04

(Sumber: Lesko, 2004)

Karena laju konstanta bimolekularnya yang minimal dengan ozon yaitu

0,04 M-1s-1 (Lesko, 2004), asam oksalat merupakan hasil akhir yang stabil yang

tidak dapat dioksidasi lebih lanjut dengan ozon.

Gambar 2. 9. Mekanisme reaksi fenol pada proses ozonasi-kavitasi (hidrodinamik dan ultrasonik)

Proses oksidasi dari fenol (A) dan produk samping fenol akan terjadi

secara cepat di dalam larutan melalui reaksi langsung oleh ozon. Serangan

langsung dari molekul ozon menghasilkan senyawa jenuh (X) yang tidak dapat

dioksidasi lebih lanjut oleh ozon seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, tapi

dapat dioksidasi melalui serangan radikal hidroksil dan membentuk radikal bebas

hasil oksidasi (X.). Radikal bebas hasil oksidasi inilah yang kemudian bisa

teroksidasi lagi dengan ozon. Reaksi antara radikal bebas hasil oksidasi (X.)

dengan ozon akan membentuk radikal hidroksil yang akan meningkatkan proses

penyisihan fenol dengan penggabungan ozonasi/kavitasi.


22


Tabel 2. 3. Konstanta laju reaksi fenol dan turunannya dengan radikal OH

Senyawa Konstanta Laju Reaksi (M-1

s-1)

Fenol 6,3 × 109

Catechol 6,1 × 1010

Hidroquinon 5,2 × 109

Benzoquinon 1,2 × 109

Asam Maleat 1,2 × 109

Format 4,3,0 × 109

Glioksilat 6,6 × 107

Oksalat 4,7 × 107

(Sumber: Lesko, 2004)

Konstanta laju reaksi fenol dengan ozon adalah 1,3 x 103 M

-1s

-1, sementara

konstanta laju reaksi fenol dengan radikal OH adalah 6,3 x 109 M

-1s

-1. Dari data

tersebut dapat disimpulkan bahwa fenol lebih reaktif dengan radikal OH

dibandingkan dengan ozon.

2.6. Statistik

Statistik memiliki peranan penting dalam banyak bidang sains dan teknik,

terutama dalam penelitian-penelitian ilmiah dan keteknikan. Secara umum,

statistik merupakan suatu metode ilmiah dalam mengumpulkan,

mengklasifikasikan, meringkas, menyajikan, menginterpretasikan, dan

menganalisis data guna mendukung pengambilan kesimpulan yang valid dan

berguna sehingga dapat menjadi dasar pengambilan keputusan yang masuk akal

(Harinaldi, 2005). Dalam banyak hal, pengolahan data senantiasa membutuhkan

penerapan metode statistik tertentu, yang pemakaiannya member dasar bagi

penjelasan yang logis mengenai hubungan-hubungan yang terdapat antara variabel

yang menjadi kajian.


23


2.6.1. Jenis-jenis statistik

Berdasarkan jenisnya, statistik dibedakan menjadi dua yakni, statistik

deskriptif dan statistik inferensia.

2.6.1.1 Statistik deskriptif

Statistik deskriptif merupakan jenis statistik yang berkaitan dengan cara

mendeskripsikan, menggambarkan, menjabarkan, dan menguraikan data. Statistik

deskriptif mengacu pada bagaimana menata atau mengorganisasi data,

menyajikan, dan menganalisis data. Cara yang digunakan dalam statistik

deskriptif adalah dengan membuat tabel dan grafik/diagram.

2.6.1.2 Statistik inferensia

Statistik inferensia aalah statistik yang berkenaan dengan cara penarikan

kesimpulan berdasarkan data yang diperoleh dari sampel untuk menggambarkan

karakteristik/ciri dari suatu populasi. Dengan demikian, dalam statistik inferensia

dilakukan suatu generalisasi dari hal yang bersifat khusus menjadi hal yang

bersifat lebih luas. Oleh karena itu, statistik inferensia juga disebut sebagai

statistik penarikan kesimpulan. Pada statistik inferensia biasanya dilakukan

pendugaan, dan pengujian hipotesis.

Terdapat kaitan yang sangat erat antara statistik deskriptif dan inferensia.

Pada umumnya, tahap statistik deskriptif mendahului tahap statistik inferensia,

karena sebelum dilakukan penarikan kesimpulan mengenai suatu keadaan yang

diteliti maka data harus diuraikan terlebih dahulu dalam bentuk statistik deskriptif

sehingga didapat kesimpulan yang akurat.

2.6.2 Desain eksperimen

Metode statistik, dalam kaitannya dengan penelitian, umumnya digunakan

pada akhir penelitian untuk mengolah data, namun pada kenyataanya, metode

statistik juga dapat digunakan pada awal penelitian dengan mengaplikasikan

Design of Experiment (desain eksperimen).


24


DOE merupakan proses dalam merencanakan suatu eksperimen/

penelitian, yang mempergunakan data-data yang berkaitan untuk dianalisis

dengan metode statistik sehingga menghasilkan data yang valid, obyektif, dan

tentunya mendapatkan kesimpulan yang berguna.

2.6.2.1. Desain faktorial

Sebagian besar eksperimen melibatkan studi efek yang diakibatkan dua

atau lebih parameter (faktor). Desain faktorial sangat cocok untuk tipe eksperimen

seperti ini. Dengan desain faktorial, setiap kemungkinan kombinasi level (variasi)

yang diteliti dapat diinvestigasi. Sebagai contoh, terdapat a variasi dari faktor A,

dan b variasi dari faktor B, setiap replikasi akan mengandung kombinasi

perlakuan ab. Efek suatu faktor diartikan menurut perubahan yang dihasilkan oleh

responsaat faktor divariasikan. Hal ini dikenal sebagai efek utama (main effect)

karena mengacu kepada faktor utama yang diamati dalam eksperimen.

Pengaturan faktorial dimana setiap faktor memiliki 3 level disebut sebagai

desain faktorial 3k. desain paling sederhana untuk desain faktorial ini adalah 3

2,

dimana terdapat 2 faktor yang masing-masing memiliki 3 level. Maka a = 3, dan b

= 3. Bila dilakukan dua kali observasi untuk tiap variasi, maka k akan bernilai 2,

dan nilai observasi ke-k pada level i dari faktor A dan level j dari faktor B disebut

sebagai nilai yijk. Berikut ini adalah tabulasi untuk desain faktorial tersebut:

Tabel 2. 4. Tabulasi observasi desain faktorial 32

j =1 j = 2 j = 3 yi…

i =1 y111 y121 y131 ∑ i=1

y112 y122 y132

i =2 y211 y221 y231 ∑ i=2

y212 y222 y232

i = 3 y311 y321 y331 ∑ i=3

y312 y322 y332

yj… ∑ j=1 ∑ j=2 ∑ j=3 y…. = ∑ yi

atau ∑ yi

y112+

y111

yij

=

y21

y12

y31

y22

y32

y13

y23

y33


25


Model statistik linearnya dapat dijelaskan sebagai:

(2.3)

Dimana:

i = 1, 2,……., a

j = 1, 2, ……, b

k = 1,2,…….., n

a = jumlah variasi dari faktor A = 3

b = jumlah variasi dari faktor B = 3

n = jumlah replikasi untuk setiap kombinasi

N = jumlah total obervasi

= nilai observasi ke-k pada level I dari faktor A dan level j dari faktor B

= efek keseluruhan (overall mean effect)

= efek dari level ke-i pada faktor A

= efek dari level ke-j pada faktor B

= efek dari interaksi antara

= komponen error

Dengan efek variasi total dalam observasi yakni

SST = SSA + SSB + SSAB + SSE (2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)


26


(2.8)

SSE = SST – (SSA + SSB + SSAB) (2.9)

Dimana:

SST = Sum of square total (jumlah kuadrat total), variasi total dengan derajat

kebebasan N-1

SSA = Sum of square A (jumlah kuadrat dalam faktor A), variasi faktor A dengan

derajat kebebasan a-1

SSB = Sum of square B (jumlah kuadrat dalam faktor B), variasi faktor B dengan

derajat kebebasan b-1

SSAB = Sum of square AB (jumlah kuadrat dalam interaksi faktor A dan B),

variasi terkait interaksi antara faktor A dan B dengan derajat kebebasan

(a-1)(b-1)

SSE = variasi error dengan derajat kebebasan ab(n-1)

2.6.2.2. ANOVA

Kinerja suatu penelitian tentunya dipengaruhi oleh banyak variabel, yang

memiliki tingkat pengaruh yang berbeda pada penelitian (signifikansi). Untuk

meneliti satu persatu variabel tentunya membutuhkan waktuyang lama,

penggunaan material atau bahan yang banyak, sumber daya manusia yang banyak,

peralatan yang mahal, serta produk hasil penelitian yang mungkin tidak dapat

dihasilkan secara maksimal dan menjadi terbuang, dengan DOE hal-hal tersebut

dapat dihindari. metode statistik yang baik digunakan untuk menganalisis

signifikansi dari lebih dari 3 variabel adalah metode ANOVA.

Analisis varians (analysis of variance, ANOVA) adalah suatu metode

analisis statistika yang termasuk ke dalam cabang statistika inferensia. Analisis

varians (ANOVA) adalah sebuah koleksi model-model statistik, dan prosedur

yang terkait, di mana varians yang diamati ini dibagi menjadi komponen-


http://id.wikipedia.org/wiki/Metode

http://id.wikipedia.org/wiki/Statistika

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Statistika_inferensi&action=edit&redlink=1

27


komponen yang berbeda karena variabel penjelas. ANOVA adalah teknik

perhitungan yang memungkinkan secara kuantitatif mengestimasikan kontribusi

dari setiap parameter pada semua pengukuran respon. ANOVA yang digunakan

bergunauntuk membantu mengidentifikasikan kontribusi parameter.

Dalam literatur Indonesia metode ini dikenal dengan berbagai nama lain,

seperti analisis ragam, sidik ragam, dan analisis variansi. Ia merupakan

pengembangan dari masalah Behrens-Fisher, sehingga uji-F juga dipakai dalam

pengambilan keputusan. Analisis varians pertama kali diperkenalkan oleh

SirRonald Fisher, bapak statistika modern. Dalam praktek, analisis varians dapat

merupakan uji hipotesis (lebih sering dipakai) maupun pendugaan (estimation,

khususnya di bidang genetika terapan).

Secara umum, analisis varians menguji dua varians (atau ragam)

berdasarkan hipotesis nol bahwa kedua varians itu sama. Varians pertama adalah

varians antarcontoh (among samples) dan varians kedua adalah varians di dalam

masing-masing contoh (within samples). Dengan ide semacam ini, analisis varians

dengan dua contoh akan memberikan hasil yang sama dengan uji-t untuk dua

rerata (mean).

Agar hasil valid (dalam penafsiran hasilnya), analisis varians memiliki 4

syarat yang harus dipenuhi dalam perancangan percobaan:

1. Data terdistribusi normal, karena pengujiannya menggunakan uji F

2. Varians atau ragamnya homogen, dikenal sebagai homoskedastisitas,

karena hanya digunakan satu penduga (estimate) untuk varians dalam

contoh

3. Masing-masing contoh saling asing (independen), yang harus dapat diatur

dengan perancangan percobaan yang tepat

4. Komponen-komponen dalam modelnya bersifat aditif.

ANOVA relatif mudah dimodifikasi dan dapat dikembangkan untuk

berbagai bentuk percobaan yang lebih rumit. Selain itu, analisis ini juga masih

memiliki keterkaitan dengan analisis regresi. Akibatnya, penggunaannya sangat

luas di berbagai bidang, mulai dari eksperimen laboratorium hingga eksperimen

periklanan, psikologi, dan kemasyarakatan.


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Masalah_Behrens-Fisher&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Uji-F&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Sir

http://id.wikipedia.org/wiki/Sir

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Uji_hipotesis&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pendugaan&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Varians

http://id.wikipedia.org/wiki/Hipotesis

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Uji-t&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Eksperimen

http://id.wikipedia.org/wiki/Periklanan

http://id.wikipedia.org/wiki/Psikologi

28


Dasar pengujian ANOVA ialah dengan menggunakan uji t dan uji F. Uji t

digunakan untuk menguji kebebasan parameter secara individual. Sedangkan uji F

digunakan untuk membandingkan antara komponen-komponen dari total deviasi.

Dengan prinsip inilah signifikansi statistik diuji. Yakni dengan membandingkan

uji F statistik parameter-parameter yang ada. Berikut ini merupakan penjelasan

dasar dari kedua pengujian tersebut:

a. Uji t

Uji t pada dasarnya menunjukkan seberapa jauh pengaruh suatu variabel

bebas secara individual dalam menerangkan variasi variabel terikat.

Untuk menguji hipotesis tersebut digunakan statistik t yang dihitung dengan

cara sebagai berikut:

t = b/Sb (2.10)

di mana b adalah nilai parameter dan Sb adalah standar error dari b.

Standar error dari masing-masing paramater dihitung dari akar varians masing-

masing. Untuk mengetahui kebenaran hipotesis digunakan kriteria bila thitunglebih

besar dari ttabel maka hipotesis awal (H0) ditolak dan hipotesis alternative (H1)

diterima, artinya ada pengaruh antara variabel bebas ter hadap variabel terikat

dengan level signifikansi (α) yang menyatakan error yang diizinkan digunakan

sebesar 1 %, 5%, atau 10%. Begitu pula sebaliknya bila thitunglebih kecil dari

ttabelmaka menerima H0dan menolak H1 artinya tidak ada pengaruh antara

variabel bebas terhadap variabel terikat.

b. Uji F

Untuk menguji kebenaran hipotesis alternatif, yaitu bahwa model pilihan

peneliti sudah tepat, untuk sistem 32 faktorial, maka dilakukan uji F dengan

prosedur berikut (Montgomery, 2005) :

Uji F untuk efek faktor A :

(2.11)

Uji F untuk efek faktor B :

(2.12)


29


Uji F untuk efek interaksi antara faktor A dan B :

(2.13)

Dimana :

= mean square A (rata-rata kuadrat faktor A), yakni SSA/ (a-1)

= mean square B (rata-rata kuadrat faktor B), yakni SSB/ (b-1)

= mean square AB (rata-rata kuadrat interaksi faktor A dan B), yakni SSAB/

(a-1)(b-1)

= mean square error (rata-rata kuadrat error), yakni SSE/ ab(n-1)

Jika hasil Fhitung di atas sudah lebih besar Ftabel pada tingkat keyakinan yang

dipilih, maka H0 ditolak, dan H1 diterima yang berarti terdapat perbedaan diantara

faktor, yang berarti terdapat salah satu faktor yang lebih dominan dibandingkan

faktor lainnya.


30


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Rancangan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui signifikansi pengaruh parameter

terhadap kinerja proses oksidasi lanjut ozonasi/kavitasi (hidrodinamika dan

ultrasonik) dalam menyisihkan fenol. Secara umum, penelitian ini dibagi menjadi

empat bagian, yaitu :

1. Menganalisis pengaruh parameter konsentrasi polutan dalam limbah

terhadap penyisihan fenol melalui proses ozonasi/kavitasi hidrodinamika

(O/K).

2. Menganalisis pengaruh parameter konsentrasi polutan dalam limbah

terhadap penyisihan fenol melalui proses ozonasi/kavitasi ultrasonik (O/S).

3. Menganalisis pengaruh parameter laju alir gas, konsentrasi polutan dalam

limbah, dan intensitas ultrasonik terhadap penyisihan fenol melalui proses

ozonasi/kavitasi hidrodinamika dan ultrasonik (O/K/S).

4. Menentukan kombinasi proses yang paling sensitif terhadap perubahan

parameter konsentrasi awal.

3.2. Prosedur Penelitian

Prosedur yang akan dilakukan dalam penelitian cukup sederhana. Penelitian

ini dibagi menjadi empat tahap besar. Tahapan tersebut antara lain desain

eksperimen, pengumpulan dan pengambilan data, pengujian secara stastistik, dan

analisis hasil. Diagram alirnya ialah sebagai berikut:


31


Gambar 3. 1. Diagram alir penelitian

Berikut ini adalah penjelasan dan ulasan lengkap mengenai diagram alir

tersebut:

1. Desain Eksperimen

Tahap awal penelitian ini adalah mendesain eksperimen (penelitian) yang

akan dilakukan. Tahap ini terbagi menjadi beberapa langkah, yaitu:

Desain Eksperimen

Pengumpulan dan

Pengambilan data

Aplikasi statistik

deskriptif dan Uji

statistik ANOVA

Analisis hasil dan

Penulisan Laporan


32


Gambar 3. 2. Langkah-langkah desain eksperimen

Studi literatur

Pada studi literatur, dilakukan studi berkaitan dengan materi-materi yang

diperlukan dan berkenaan dengan penelitian ini.Literatur mengenai proses

pengolahan limbah cair, khususnya pengolahan limbah fenoldikumpulkan.

Kemudian, semua literatur yang berhubungan dengan penelitian dengan

menggunakan proses gabungan ozonasi dan kavitasi (hidrodinamikaa dan

Studi Literatur

Pemilihan variabel

terikat

Pemilihan variabel

bebas (parameter)

Penentuan jumlah

variasi (level)

Perumusan jumlah

observasi

Penentuan orde

eksperimen

Penentuan hipotesis

yang diujikan


33


ultrasonik) dikelompokkan dan dirangkum. Sumber literatur utama adalah jurnal,

khususnya jurnal internasional untuk teknologi separasi dan pemurnian.Dari studi

literatur ini diharapkan diperoleh dasar yang dapat digunakan untuk memilih

variabel terikat dan bebas yang digunakan dalam penelitian.

Pemilihan variabel terikat

Untuk mengetahui keefektifan proses gabungan ozonasi dan kavitasi

(hidrodinamika dan ultrasonik), dipilih variabel terikat yang akan diteliti

responnya terhadap variasi variabel bebas. Dalam penelitian ini, variabel terikat

yang dipilih ialah persentase penyisihan polutan fenol.

Pemilihan variabel bebas

Pemilihan variabel bebas yang akan divariasikan didasarkan pada teori dasar

yang didapatkan dari studi literatur, yakni berupa parameter yang berpengaruh

terhadap proses gabungan ozonasi dan kavitasi (hidrodinamika dan ultrasonik).

Parameter tersebut antara lain laju alir gas dan limbah cair, konsentrasi ozon

dalam gas masukan, konsentrasi awal polutan dalam limbah cair, pH air, intensitas

dan temperatur lingkungan.

Konsentrasi ozon dalam gas sangat bergantung pada laju alir gas, sehingga

untuk mengetahui pengaruh dosis ozon pada suatu laju alir limbah cair yang sama,

hanya diperlukan variasi laju alir gas.

Proses ozonasi sangat dipengaruhi oleh pH lingkungan. Pada kondisi asam,

maka reaksi langsung dengan ozon akan lebih dominan. Sedangkan pada kondisi

basa, reaksi tak langsung dengan radikal OH akan lebih dominan. Untuk melihat

seberapa besar radikal OH yang dihasilkan oleh kavitasi, maka penelitian ini

dilakukan pada kondisi asam, dimana dekomposisi normal ozon menjadi radikal

OH dapat ditekan.

Temperatur lingkungan yang terus meningkat karena ultrasonik dapat

mnenurunkan kinerja proses, sehingga temperatur harus terus dijaga tetap.

Parameter yang dipilih untuk penelitian ini adalah laju alir gas, konsentrasi

polutan dalam limbah cair, dan intensitas ultrasonik.


34


Penentuan jumlah variasi (level)

Jumlah variasi minimum yang akan digunakan untuk tiap parameter agar dapat

mengetahui pengaruhnya dalam proses ialah 3 variasi. Dengan level eksperimen

3, dan jumlah parameter 2 (intensitas ultrasonik dan konsentrasi awal fenol), maka

desain faktorial ini disebut sebagai desain faktorial 32.

Perumusan jumlah observasi

Jumlah observasi yang diambil mewakili jumlah data minimum yang harus

dianalisis. Untuk desain faktorial jumlah data minimum yang dibutuhkan adalah 9

data untuk tiap analisis yang harus ditambahkan dengan minimum 1 kali replikasi

untuk meningkatkan keakuratan data dalam penelitian. Dalam penelitian ini akan

digunakan 18 data.

2. Pengumpulan dan Pengambilan Data

Tahap kedua adalah pengumpulan data. Dalam penelitian ini, data yang

digunakan seluruhnya merupakan data hasil penelitian penyisihan fenol dengan

proses gabungan ozonasi-kavitasi ultrasonik, ozonasi-kavitasi, dan ozonasi-

kavitasi ultrasonik-kavitasi milik tim peneliti pengolahan limbah cair fenolik di

Laboratorium Intensifikasi Proses DTK FTUI.

Data-data ini nantinya akan diolah dengan uji signifikansi menggunakan

metode statistik ANOVA untuk kemudian akan didapatkan hasil analisis dari

penelitian.

3. Aplikasi Statistik Deskriptif dan Uji Statistik ANOVA

Tahap ketiga adalah mengaplikasikan statistik deskriptif dengan menyajikan

data dalam bentuk diagram dan grafik untuk skema yang tidak memenuhi jumlah

data minimum untuk diuji signifikansinya.

Dikarenakan jumlah replikasi yang dilakukan hanya satu kali, maka terdapat

2 data untuk tiap variasi kombinasi, sehingga data dapat diasumsikan homogen,

dan terdistribusi secara normal, dan layak untuk dianalisis dengan ANOVA.

Langkah penentuan hipotesis merupakan langkah awal dalam analisis ANOVA.


35


Hipotesis ber upa hipotesis awal (H0) dan hipotesis alternatif (H1) yang akan

dibuktikan yakni:

H0 : 1 = 2 (tidak ada perbedaan mean, signifikansi setiap parameter

adalah sama)

H1 : 1 ≠ 2 (terdapat perbedaan mean, terdapat perbedaan signifikansi

parameter)

Uji signifikansi parameter terhadap persentase penyisihan polutan yang

dilakukan dengan metode statistik ANOVA (Analysis of Variance) yang

perhitungannya dibantu dengan teknik komputasi menggunakan perangkat lunak

(software) statistika SPSS versi 17.0. Uji statistik ANOVA memanfaatkan uji F

yang merupakan dasar pengujian pada analisis ANOVA program SPSS.

4. Analisis Hasil dan Penulisan Laporan

Tahap akhir adalah penyusunan laporan. Tahap ini terdiri dari analisis dan

pembahasan hasil penelitian yang kemudian disimpulkan keberhasilan penelitian

ditinjau dari tujuan yang diinginkan.

Dari tahap pengujian dengan metode statistik ANOVA menggunakan bantuan

software statistik SPSS, akan didapatkan hasil berupa signifikansi tiap parameter

terhadap persentase penyisihan polutan.Dari analisis ini akan diketahui apakah

tujuan penelitian tercapai atau tidak.

3.3. Alat dan Bahan

Berikut ini adalah alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian:

Alat yang digunakan dalam penelitian ini untuk menguji signifikansi

parameter adalah:

Software statistik SPSS 17.0, dengan metode ANOVA.

Bahan yang akan digunakan sebagai input parameter adalah:

Data persentase penyisihan fenol untuk tiap variasi.

Berikut ini adalah skema alat yang digunakan dalam sistem O/K/S, O/K, dan O/S

yang terdapat di Laboratorium Intensifikasi Proses DTK FTUI:


36


Gambar 3. 3. Skema alat pada sistem ozonasi-kavitasi hidrodinamika (O/K)

Gambar 3. 4. Skema alat pada sistem ozonasi-kavitasi ultrasonik (O/S)


37


Gambar 3. 5. Skema alat pada sistem ozonasi-kavitasi hidrodinamika dan ultrasonik (O/K/S)

3.4. Pengolahan Data dengan SPSS

Untuk memperjelas aplikasi statistik deskriptif dan uji ANOVA dalam SPSS,

berikut ini akan ditampilkan contoh pembuatan profil konsentrasi fenol dan

pengerjaan uji signifikansi menggunakan metode ANOVA dengan bantuan SPSS

17.0 :

3.4.1. Aplikasi statistik deskriptif

Langkah pertama adalah meng-input variabel yang akan diamati pada tab

„variabel view’, misalnya waktu (t), konsentrasi awal fenol (C0), dan perubahan

konsentrasi sepanjang waktu (C_per_C0).

Gambar 3. 6. Membuat variabel pada SPSS 17.0


38


Selanjutnya, masukkan data perubahan konsentrasi fenol selama 20 menit untuk

membuat profil konsentrasi fenol terhadap waktu pada tab ‘data view’.

Gambar 3. 7. Memasukkan data pada SPSS 17.0

Untuk membuat grafik, klik Graph/ Legacy Dialogs/ Error Bar

Gambar 3. 8. Fasilitas Error Bar sebagai pengolah data


39


Akan keluar kotak dialog seperti dibawah ini.

Gambar 3. 9. Kotak dialog Error Bar

Dengan fasilitas ‘Error Bar’, SPSS 17.0 dapat mengolah data yang dimasukkan,

dengan membuat grafik nilai rata-rata data dalam range standar deviasi.

Masukkan variabel yang akan dibuat grafik, yakni perubahan konsentrasi fenol

sepanjang waktu, dimana ‘variabel’ akan menjadi sumbu Y, dan ‘category axis’

akan menjadi sumbu X. Ubah ‘multiplier’ sesuai dengan duplikasi yang

dilakukan. Karena pada penelitian ini dilakukan 1 kali duplikasi, maka‘multiplier’

diisi dengan nilai 1.

Gambar 3. 10. Kotak dialog pendefinisian grafik


40


Untuk membuat grafik yang sama dengan variasi konsentrasi awal (C0),

masukkan variabel C0 pada table sebelah kiri ke dalam ‘panel by: rows’.

Hasil grafik akan muncul pada jendela baru ’Output: SPSS statistik viewer‟.

3.4.2. Uji signifikansi ANOVA

Dengan langkah yang sama, masukkan seperangkat dataset (18 data

minimum) yang akan diuji signifikansinya. Data-data tersebut mewakili parameter

intensitas ultrasonik (Intensitas)dan konsentrasi awal fenol (C0_fenol) pada skema

proses ozonasi-kavitasi hidrodinamika (O/K), dan skema proses ozonasi-kavitasi

hidrodinamika dan ultrasonik (O/K/S) yang menghasilkan persentase penyisihan

(Persen_penyisihan). Data-data tersebut dapat terlihat pada tampilan dibawah ini:

Gambar 3. 11. Dataset uji signifikansi

Langkah selanjutnya adalah menguji signifikansinya dengan ANOVA. Yakni

dengan prosedur GLM (General Linear Model) yang dapat membentuk analisis

variansi untuk desain-desain faktorial. Sebuah desain faktorial dapat digunakan

untuk menguji apakah gabungan dua atau lebih parameter mempengaruhi variabel

terikatnya. Berikut ini adalah cara untuk memunculkan GLM:


41


Gambar 3. 12. Uji signifikansi dengan ANOVA

Maka akan terbuka kotak dialog ‘Univariate’. Pada kotak ‘dependent variabel’

(variabel terikat) masukkan persentase penyisihan fenol (Persen_penyisihan), dan

masukkan parameter yang akan diuji signifikansinya terhadap variabel terikat,

yakni intensitas ultrasonik (Intensitas) dan konsentrasi awal fenol (C0_fenol).

Gambar 3. 13. Kotak dialog Univariate ANOVA

Kemudian akan muncul hasil dari perhitungan ANOVA pada jendela baru

’Output: SPSS statistik viewer‟.


42


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis proses penyisihan fenol

dengan proses oksidasi lanjut ozonasi-kavitasi (hidrodinamik dan ultrasonik) serta

pengaruh parameter-parameter dalam proses. Kinerja proses dapat terlihat dari

persentase penyisihan fenol, yakni dengan membandingkan konsentrasi fenol

yang tersisis selama 20 menit dengan konsentrasi awal fenol. Sistem proses yang

akan diteliti meliputi proses ozonasi-kavitasi hidrodinamik (O/K), proses

ozonasi/kavitasi ultrasonik (O/S), dan proses ozonasi-kavitasi hidrodinamik dan

ultrasonik (O/K/S). Parameter yang akan divariasikan antara lain laju alir gas (QG)

sebesar 150 L/jam, 200 L/jam, dan 250 L/jam, konsentrasi awal fenol (Cp0)

sebesar 100 ppm, 50 ppm, dan 10 ppm, serta intensitas ultrasonik (I) sebesar 0%,

30%, dan 60%.

Pada penelitian ini, pH diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh kondisi

asam (pH ±3). Pada kondisi asam, reaksi langsung oleh ozon lebih dominan

dibandingkan radikal -OH, sehingga ozon akan mengoksidasi langsung senyawa

fenol. Pada kondisi asam, dekomposisi ozon menjadi lebih lambat, sehingga

radikal OH yang timbul dapat seluruhnya dianggap sebagai efek dari kavitasi.

Laju alir air (QL) yang digunakan adalah sebesar 2 L/menit yang dipilih

berdasarkan hasil penelitian sebelumnya. Laju alir ini memberikan hasil

perpindahan massa paling optimal (Tjahjadi, 2010). Pada laju alir air yang lebih

kecil dikhawatirkan perpindahan massa tidak berlangsung dengan baik, sedang

pada laju alir air yang lebih besar waktu tinggal air dalam reaktor akan menjadi

lebih singkat sehingga perpindahan massa juga tidak berlangsung secara optimal.

4.1. Proses Ozonasi/Kavitasi Hidrodinamik (O/K)

Pada sistem proses ozonasi-kavitasi hidrodinamik (O/K), akan diamati

pengaruh perubahan konsentrasi awal (Cp0) yakni sebesar 100 ppm, 50 ppm, dan

10 ppm, pada laju alir gas 200 L/jam tanpa diberikan ultrasonik (intensitas 0%).

Laju alir gas 200 L/jam dipilih berdasarkan hasil penelitian karena membuat profil


43


air pada reaktor cenderung stabil, dan dapat mengakomodasi perpindahan massa

ozon paling optimal saat dikontakkan dengan air.

Berikut ini adalah profil perubahan konsentrasi fenol dengan variasi

konsentrasi awal (Cp0) yang telah diolah secara statistik:

(Sumber: Permadi, 2010)

Gambar 4. 1. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K dengan variasi

konsentrasi dengan deviasi standar


44


Gambar 4. 2. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K dengan variasi konsentrasi


Gambar 4. 3. Persentase penyisihan fenol pada skema O/K dengan variasi konsentrasi


Seluruh data (termasuk replikasi) diolah secara statistik untuk

mendapatkan nilai rata-rata (mean) dan mengetahui deviasi yang terdapat pada

data. Dalam Gambar 4.1, mean diwakili oleh bulatan di tengah garis, dan deviasi

digambarkan sebagai garis atas dan bawah garis. Deviasi merupakan besarnya

penyimpangan nilai data terhadap mean dari data tersebut, seperti yang terlihat

pada Gambar 4.1. Profil tersebut memberikan gambaran bahwa mayoritas data

memiliki suatu deviasi standar dari nilai rata-rata (mean)-nya yang tidak dapat

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t (menit)

10 ppm

50 ppm

100 ppm

0

5

10

15

20

25

Persentase Penyisihan (%)

Konsentrasi Awal Fenol (ppm)

100 ppm

50 ppm

10 ppm

21, 27

18,38

14, 24


45


diabaikan untuk menunjukan validitas data. Suatu data terbukti valid (secara

statistik) saat data tersebut berada dalam suatu rentang (range) yang

memperhitungkan deviasi standar dari rata-rata data tersebut (Harinaldi, 2005).

Pada Gambar 4.1, terlihat bahwa terjadi deviasi (rata-rata) yang lebih besar pada

konsentrasi awal fenol 50 ppm. Standar deviasi yang besar dapat terjadi karena

beberapa hal, antara lain karena perbedaan waktu pengambilan sampel dan waktu

analisis sampel yang cukup lama. Untuk keseluruhan data, semakin kecil nilai

standar deviasinya, berarti data tersebut semakin akurat, karena berada pada

rentang yang sempit.

Dari profil pada Gambar 4.1 dan 4.2, terlihat bahwa skema ozonasi-

kavitasi hidrodinamika, dengan laju alir gas tetap sebesar 200 L/jam, semakin

meningkat dengan penurunan konsentrasi awal. Hal tersebut ditandai oleh profil

penyisihan yang paling curam (paling banyak menyisihkan fenol). Hal ini

mengindikasikan bahwa terjadi perbedaan laju penyisihan pada variasi

konsentrasi, karena dengan jumlah ozon yang masuk ke dalam reaktor sama pada

setiap konsentrasi awal fenol membuat fenol dengan konsentrasi yang lebih

rendah lebih banyak terpapar ozon atau radikal OH.

Persentase penyisihan fenol paling besar terjadi pada konsentrasi 10 ppm

yakni sebesar 21,27 ± 5×10-5

%. Sedangkan persentase penyisihan fenol yang

terjadi pada konsentrasi awal 50 ppm sebesar 18,38 ± 2,87×10-3

%, dan

persentase penyisihan fenol terkecil adalah pada konsentrasi awal 100 ppm yakni

14,24 ± 1,7×10-4

%.

4.2. Proses Ozonasi/Kavitasi Ultrasonik (O/S)

Pada sistem proses ozonasi/kavitasi ultrasonik (O/S), akan diamati

pengaruh perubahan konsentrasi awal (Cp0) yakni sebesar 100 ppm, 50 ppm, dan

10 ppm, pada laju alir gas 200 L/jam dengan intensitas ultrasonik 60%. Laju alir

gas 200 L/jam dipilih berdasarkan hasil penelitian karena membuat profil air pada

reaktor cenderung stabil, dan dapat mengakomodasi perpindahan massa ozon

paling optimal saat dikontakkan dengan air.

Berikut ini adalah profil perubahan konsentrasi fenol dengan variasi

konsentrasi awal (Cp0) yang telah diolah secara statistik:


46


Gambar 4. 4. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/S dengan variasi konsentrasi

dengan deviasi standar



47


Gambar 4. 5. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/S dengan variasi konsentrasi


Gambar 4. 6. Persentase penyisihan fenol pada skema O/S dengan variasi konsentrasi


Pada Gambar 4.4, terlihat bahwa terjadi deviasi (rata-rata) yang lebih besar

pada konsentrasi awal fenol 100 ppm. Besarnya deviasi tersebut juga dapat terjadi

karena hal-hal yang telah disebutkan sebelumnya.

Dari profil pada Gambar 4.4 dan 4.5, terlihat bahwa skema ozonasi-

kavitasi ultrasonik, dengan laju alir gas tetap sebesar 200 L/jam, menunjukkan

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

10 ppm

50 ppm

100 ppm

0

5

10

15

20

25

30

35

Persen penyisihan (%)

Konsentrasi awal fenol (ppm)

100 ppm

50 ppm

10 ppm

22, 25 25, 30

34, 12


48


hasil yang sama dengan skema O/K pada penjelasan sebelumnya.Semakin kecil

konsentrasi awal fenol, akan meningkatkan penyisihan yang terjadi karena laju

reaksi penyisihan semakin cepat, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. karena

dengan jumlah ozon yang masuk ke dalam reactor sama pada setiap konsentrasi

awal fenol membuat fenol dengan konsentrasi yang lebih rendah lebih banyak

terpapar ozon atau radikal OH

Pada Gambar 4.6, terlihat bahwa persentase penyisihan fenol paling besar

terjadi pada konsentrasi 10 ppm yakni sebesar 34,12 ± 8,9×10-4

%. Sedangkan

persentase penyisihan fenol yang terjadi pada konsentrasi awal 50 ppm sebesar

25,30 ± 1,4×10-4

%, dan persentase penyisihan fenol terkecil adalah pada

konsentrasi awal 100 ppm yakni 22,25 ± 1,05×10-3

%.

4.3. Proses Ozonasi/Kavitasi Hidrodinamik dan Ultrasonik (O/K/S)

Pada sistem proses ozonasi/kavitasi hidrodinamik dan ultrasonik (O/K/S),

akan diamati pengaruh perubahan konsentrasi awal (Cp0), intensitas ultrasonik,

dan laju alir, sebagai berikut:

4.3.1. Variasi konsentrasi awal (Cp0)

Konsentrasi awal (Cp0) yang akan divariasikan antara lain 100 ppm, 50

ppm, dan 10 ppm, pada laju alir gas 200 L/jam dengan intensitas ultrasonik 60%.

Laju alir gas 200 L/jam dipilih berdasarkan hasil penelitian karena membuat profil

air pada reaktor cenderung stabil, dan dapat mengakomodasi perpindahan massa

ozon paling optimal saat dikontakkan dengan air.

Berikut ini adalah data variasi konsentrasi awal (Cp0) yang telah diolah

secara statistik:


49


Gambar 4. 7. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada variasi konsentrasi




50


Gambar 4. 8. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada variasi konsentrasi


Gambar 4. 9. Persentase penyisihan fenol pada skema O/K/S dengan variasi konsentrasi


Pada Gambar 4.7, terlihat bahwa terjadi deviasi (rata-rata) yang lebih besar

pada konsentrasi awal fenol 10 ppm. Besarnya deviasi tersebut juga dapat terjadi

karena hal-hal yang telah disebutkan sebelumnya. Dari profil pada Gambar 4.8,

terlihat bahwa besarnya penyisihan pada skema ozonasi-kavitasi ultrasonik,

dengan laju alir gas tetap sebesar 200 L/jam, akan semakin besar seiring dengan

menurunnya konsentrasi awal fenol. Karena dengan jumlah ozon yang masuk ke

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

10 ppm

50 ppm

100 ppm

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Konsentrasi awal fenol (Cp0)

100 ppm

50 ppm

10 ppm

37, 28

25, 32 25, 13


51


dalam reaktor sama pada setiap konsentrasi awal fenol membuat fenol dengan

konsentrasi yang lebih rendah lebih banyak terpapar ozon atau radikal OH, seperti

yang telah dijelaskan sebelumnya. Hal ini terlihat dari gradien profil penyisihan

fenol, dimana pada konsentrasi awal 10 ppm, kurva masih menurun secara tajam.

Penurunan tersebut berarti, bila waktu penyisihan ditambah, masih akan ada

penyisihan fenol yang signifikan dibandingkan kurva konsentrasi 100 ppm dan 50

ppm yang cenderung landai (tidak ada penambahan penyisihan fenol yang

signifikan bila waktu penyisihan ditambah).

Gambar 4.9 menunjukkan hasil persentase penyisihan fenol paling besar

terjadi pada konsentrasi 10 ppm yakni sebesar 37,28 ± 9,51×10-3

%. Sedangkan

persentase penyisihan fenol yang terjadi pada konsentrasi awal 50 ppm

sebesar25,32 ± 2×10-4

%, dan persentase penyisihan fenol terkecil adalah pada

konsentrasi awal 100 ppm yakni 25,13 ± 8×10-5

%.

Hasil tersebut dapat dibandingkan dengan kedua skema sebelumnya,

sebagai berikut:

Konsentrasi awal (Cp0) 100 ppm

Gambar 4. 10. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada konsentrasi awal 100 ppm dengan

variasi skema


0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

O/K

O/S

O/K/S


52




variasi skema




variasi skema


0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

O/K

O/S

O/K/S

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

O/K

O/S

O/K/S


53


Gambar 4. 13. Persentase penyisihan fenol pada variasi skema dengan variasi konsentrasi


Tabel 4. 1. Persentase penyisihan fenol pada variasi skema dengan variasi konsentrasi

Skema

Cp0

O/K O/S O/K/S

10 ppm 21,27 ± 5,00×10-5

% 34,12 ± 8,90×10-4

% 37,28 ± 9,51×10-3

%

50 ppm 18,38 ± 2,87×10-3

% 25,30 ± 1,40×10-4

% 25,32 ± 2,00×10-4

%

100 ppm 14,24 ± 1,70×10-4

% 22,25 ± 1,05×10-3

% 25,13 ± 8,00×10-5

%

Dari Tabel 4.1 tersebut, terlihat bahwa sistem/skema yang paling optimal

menyisihkan fenol pada berbagai konsentrasi awal yakni, 100 ppm, 50 ppm, dan

10 ppm dengan laju alir gas tetap sebesar 200 L/jam dan intensitas tetap sebesar

60%, adalah skema O/K/S, dan penyisihan terkecil dihasilkan oleh skema O/K.

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa kinerja penyisihan yang paling

efektif berturut-turut adalah O/K/S > O/S > O/K.

Proses gabungan ozonasi-kavitasi ultrasonik merupakan sistem oksidasi

yang lebih efektif dibandingkan ozonasi-kavitasi hidrodinamika karena dari tiap

molekul ozon yang dipakai dapat membentuk dua molekul radikal OH. Ringkasan

proses-proses tersebut, dapat terlihat pada gambar di bawah ini:

O/K

O/S

O/K/S

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 ppm50 ppm

10 ppm


Konsentrasi awal fenol (Cp0)

O/K

O/S

O/K/S


54


Gambar 4. 14. Proses yang terjadi saat gelembung ozon diberikan efek kavitasi

(Sumber: Weavers, 2001)

Selain itu, persentase penyisihan lebih besar dihasilkan oleh gabungan

proses ozonasi-kavitasi ultrasonik dikarenakan waktu yang dibutuhkan tekanan

untuk dapat menghasilkan getaran dalam kavitasi hidrodinamik lebih lama bila

dibandingkan dengan kavitasi ultrasonik (Ince, 2000). Akibatnya, proses

pertumbuhan dan hancurnya gelembung mikro yang terjadi membutuhkan waktu

yang lebih lama. Sehingga radikal OH yang terbentuk untuk menyisihkan fenol

lebih sedikit dibandingkan dengan proses ozonasi-kavitasi ultrasonik.

Penambahan kavitasi hidrodinamika sebelum diberikan kavitasi ultrasonik

akan mengurangi efek degassing. Degassing merupakan fenomena berkurangnya

kandungan senyawa terlarut pada proses kavitasi karena senyawa tersebut menjadi

inti dari gelembung mikro. Untuk membentuk gelembung mikro diperlukan inti

yang berasal dari larutan. Pembentukan inti tersebut merupakan tahap pertama

dari pembentukan gelembung dalam kavitasi. Umumnya gelembung mikro yang

terbentuk memiliki inti dari ozon maupun molekul air.

Adanya penambahan kavitasi hidrodinamika dan kavitasi ultrasonik

membuat efek mekanis/fisika dan kimia yang ditimbulkan akan lebih dahsyat.


55


Efek kimia timbul karena kondisi ekstrem (hotspot) yang dihasilkan

kavitasi (hidrodinamik dan ultrasonik). Keberadaan hotspot ini akan

memperbanyak jumlah radikal OH yang dihasilkan (Ince & Tezcanli-Guyer,

2004) yang akan meningkatkan presentase penyisihan fenol.

Efek mekanis diakomodasi oleh vibrasi (getaran) yang diakibatkan oleh

gelombang ultrasonik yang diradiasikan, dan dapat mengurangi ketebalan lapisan

cairan, dan mengurangi penggabungan gelembung (bubble coalesence) dari

ozonator, dan membentuk gelembung mikro yang dapat memperbesar luas

permukaan kontak sehingga meningkatkan perpindahan massa ozon ke dalam

larutan. Gelembung mikro yang terbentuk memiliki diameter berukuran mikron,

sehingga memberikan waktu tinggal lebih lama di dalam reaktor dan

menyebabkan paparan ozon ke dalam larutan lebih optimal. Mikro gelembung

juga meningkatkan intensitas dekomposisi ozon menjadi radikal OH karena

cepatnya waktu pecah gelembung. Efek microstreaming juga dapat meningkatkan

kelarutan radikal OH dan ozon ke dalam larutan.

Penyisihan fenol melalui proses ozonasi-kavitasi hidrodinamik dan

ultrasonik sebagaian besar terjadi pada fasa ruah larutan (bulk solution), hal ini

dikarenakan sifat fenol yang hidrofilik (suka akan air). Fenol adalah senyawa

yang mudah larut dalam air dan memiliki tekanan uap yang rendah (Chowdhury,

2008) sehingga fenol sukar untuk berdifusi ke dalam gelembung kavitasi dan

proses penyisihan fenol akan lebih dominan terjadi pada fasa ruah larutan.Maka,

Semakin banyaknya radikal OH yang berada pada fasa ruah larutan akan

meningkatkan penyisihan fenol.

Dari penjelasan tersebut, dapat disimpulkan bahwa penyisihan senyawa

fenol dengan proses gabungan ozonasi-kavitasi hidrodinamik dan

ultrasonikberlangsung melalui dua cara, yaitu :

• Reaksi langsung oleh ozon (pada fasa ruah larutan), dan

• Reaksi tak langsung radikal hidroksil pada fasa ruah larutan.

Sehingga dengan meningkatnya efek fisika dan kimia yang ditimbulkan kavitasi

hidrodinamika dan ultrasonikmembuat persentase penyisihan akan lebih besar,

dibandingkan kavitasi ultrasonik saja ataupun kavitasi hidrodinamika saja.


56


4.3.2. Variasi intensitas ultrasonik

Variasi intensitas yang akan diamati ialah pada intensitasintensitas rendah

(30%) dengan rentangfrekuensi 30 – 100 kHz dan intensitas tinggi (60%), dengan rentang

frekuensi 300– 500 kHz.Kondisi laju alir gas 200 L/jam dan konsentrasi awal fenol

(Cp0) 100 ppm tetap. Laju alir gas 200 L/jam dipilih berdasarkan hasil penelitian

karena membuat profil air pada reaktor cenderung stabil, dan dapat

mengakomodasi perpindahan massa ozon paling optimal saat dikontakkan dengan

air.

Berikut ini adalah data variasi intensitas yang telah diolah secara statistik:

Gambar 4. 15. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada variasi intensitas




57


Gambar 4. 16. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada variasi intensitas


Gambar 4. 17. Persentase penyisihan fenol pada skema O/K/S dengan variasi intensitas


Gambar 4.15 menunjukkan bahwa terjadi deviasi yang besar pada

intensitas ultrasonik 60% yakni pada waktu penyisihan 3 menit dan 9 menit.

Deviasi ini dapat terjadi karena perbedaan relatif pengambilan sampel yang tidak

tepat sama pada menit ke-3 dan ke-9 dari dua kali observasi. Skema ozonasi-

kavitasi ultrasonik, dengan laju alir gas tetap sebesar 200 L/jam dan konsentrasi

awal fenol yang sama sebesar 100 ppm, yang terdapat pada Gambar 4.17,

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

30%

60%

0

5

10

15

20

25

30


Intensitas ultrasonik

30%

60%

25.13

18, 5


58


menunjukkan bahwa persentase penyisihan yang lebih besar didapatkan pada

intensitas 60% yakni sebesar 25,13 ± 8×10-5

%, sedangkan pada intensitas

ultrasonik 30%, persentase penyisihan fenol yang terjadi hanya sebesar 18,5 ±

8×10-6

%.

Seperti yang telah dijabarkan pada bagian 2.3.2.1, pada intensitas tinggi

terjadi transient cavitation, siklus ekspansi dan kompresi dari gelembung mikro

akan lebih singkat sehingga waktu hidup gelembung mikro pun lebih singkat, dan

kenaikan temperatur karena pecahnya gelembung mikro akan lebih dahsyat. Hal

tersebut meningkatkan pembentukan radikal OH dari dekomposisi ozon. Selain

itu, peningkatan intensitas juga berdampak pada peningkatkan laju perpindahan

massa ozon dan radikal OH ke dalam larutan, dikarenakan gelembung yang

dihasilkan memiliki ukuran lebih kecil (efek microstreaming) (Hoffmann, M. R.,

Hoechemer, R. A. , Hua, I, 1996). Efek microstreaming akan mendorong ozon

dalam fasa gas untuk berpindah ke dalam fasa cair (larutan).

4.3.3. Variasi laju alir

Laju alir (QG) yang akan divariasikan yakni sebesar 150 L/jam, 200 L/jam,

dan 250 L/jam, dengankonsentrasi awal fenol (Cp0) 50 ppm pada intensitas

ultrasonik 60%.

Berikut ini adalah data variasi laju alir (QG) yang telah diolah secara

statistik:


59


Gambar 4. 18. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada variasi laju alir




60


Gambar 4. 19. Profil penyisihan fenol terhadap waktu pada skema O/K/S pada variasi laju alir


Gambar 4. 20. Persentase penyisihan fenol pada skema O/K/S dengan variasi laju alir


Deviasi (lihat Gambar 4.18) yang besar ditemukan pada laju alir 200

L/jam pada menit ke-9 yang dapat terjadi karena perbedaan relatif waktu

pengambilan sampel diantara dua kali observasi.

Dari profil pada gambar 4.20, terlihat bahwa skema ozonasi-kavitasi

hidrodinamika dan ultrasonik, dengan konsentrasi tetap tetap sebesar 50 ppm dan

intensitas tetap sebesar 60%, bekerja paling baik pada laju alir 250 L/jam dengan

persentase penyisihan fenol paling besar yakni sebesar 27,19 ± 1,7×10-4

%.

Sedangkan persentase penyisihan fenol yang terjadi pada laju alir 200 L/jam 25,32

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 5 10 15 20 25

C/C0

t

150 L/jam

200 L/jam

250 L/jam

0

5

10

15

20

25

30

Persen penyisihan

(%)

Laju alir gas (L/jam)

150 L/jam

200 L/jam

250 L/jam

27, 19 25, 32

14, 22


61


± 2×10-4

%, dan persentase penyisihan fenol terkecil adalah pada konsentrasi awal

100 ppm yakni 14,22 ± 5×10-5

%.

Walaupun nilai penyisihan paling besar didapatkan pada laju alir 250

L/jam, namun profil penyisihan (lihat Gambar 4.19) laju alir 200 L/jam masih

cenderung turun, dan laju alir 200 L/jam sudah terlihat melandai. Hal ini

membuktikan bahwa laju alir 200 L/jam memberikan hasil yang optimal. Karena

bila waktu penyisihan ditambahkan, laju alir 200 L/jam masih dapat memberikan

hasil penyisihan yang signifikan dibandingkan laju alir 250 L/jam.

Fenomena ini dapat dijelaskan dengan teori perpindahan massa, dimana

pada laju alir gas yang semakin besar, energi kinetik gas juga akan menjadi

semakin besar. Bertambah besarnya energi kinetik ini mengakibatkan kemampuan

gas untuk masuk/larut ke dalam fasa cair meningkat, yang ditandai dengan

peningkatan koefisien perpindahan massa ozon (kLa)(Weavers & Hoffman,

1998).Hal ini mendorong semakin banyaknya ozon yang larut ke dalam air yang

akan mengoksidasi senyawa fenol. Namun, pada laju alir 250 L/jam, waktu

tinggal ozon akan lebih cepat, dan membuat perpindahan massa kurang optimal.

4.4. Uji Signifikansi

Parameter intensitas ultrasonik dan konsentrasi awal fenol akan diuji

signifikansinya secara serentak. Data yang digunakan berupa persentase

penyisihan fenol dengan laju alir gas tetap sebesar 200 L/jam (skema O/K dan

O/K/S), pada intensitas ultrasonik 0% (O/K) dan intensitas ultrasonik 30% dan

60% (O/K/S) untuk tiap variasi konsentrasi awal fenol (Cp0) sebesar 100 ppm, 50

ppm, dan 10 ppm. Persentase penyisihan fenol dapat dilihat dari kandungan fenol

setelah mengalami proses oksidasi selama 20 menit terhadap kandungan fenol

awal. Berikut adalah hasil uji signifikansi ANOVA dengan SPSS 17.0:


62


Tabel 4. 2. Hasil ANOVA SPSS 17.0

Tests of Between-Subjects Effects

Dependent Variabel:Persen_penyisihan

Source

Type III Sum of

Squares df Mean Square F Sig.

Corrected Model 678.882a 8 84.860 18.927 .000

Intercept 9483.812 1 9483.812 2115.218 .000

Intensitas 398.678 2 199.339 44.460 .000

C0_fenol 218.398 2 109.199 24.355 .000

Intensitas * C0_fenol 61.805 4 15.451 3.446 .057

Error 40.352 9 4.484

Total 10203.046 18

Corrected Total 719.234 17

a. R Squared = .944 (Adjusted R Squared = .894)

Nilai Alpha (tingkat signifikansi) merupakan 1-confidence level (CL).

Sehingga bila menggunakan CL 95 % atau 0,95 otomatis tingkat signifikansinya

0,05. Tingkat signifikansi yang dipilih menentukan error yang diizinkan untuk


63


perhitungan. Pada Tabel 4.2, nilai Sum of Square (jumlah kuadrat) menunjukkan

besar efek variasi parameter terhadap output, yakni persen penyisihan fenol.

Sedangkan nilai Mean Square (rata-rata kuadrat) menunjukkan pengaruh rata-rata

variasi dari tiap parameter terhadap output, yakni dengan membagi jumlah

kuadrat dengan derajat kebebasan tiap parameter. Sehingga dengan derajat

kebebasan (df) yang sama, Sum of Square yang lebih tinggi akan memberikan

nilai Mean Square yang lebih besar.

Nilai F didapatkan dari nilai Mean Square tiap parameter dibagi dengan

Mean Square Error. Nilai Mean Square yang lebih besar terhadap rata-rata error

(MSE) yang sama akan memberikan nilai F yang lebih besar. Besarnya nilai F

menunjukkan faktor lebih dominan (berpengaruh). Nilai sig. menunjukkan

perbedaan mean yang signifikan antara hasil variasi parameter. Suatu parameter

dikatakan berpengaruh terhadap output, apabila nilainya lebih kecil dibandingkan

tingkat signifikansi yang dipilih (Hartman, 2000). Semakin nilai sig. menjauhi

tingkat signifikansi, maka parameter tersebut memiliki perbedaan mean yang

lebih signifikan, dan lebih berpengaruh terhadap output.

Dari tampilan Tests of Between Subjects Effects (lihat Tabel 4.2) dengan

Fhitung untuk intensitas ultrasonik dan konsentrasi awal fenol lebih besar dari Ftabel

(5,318) sehingga H0 ditolak dan H1 diterima, berarti terdapat perbedaan pengaruh

antara parameter. Dari kolom sig. terlihat bahwa intensitas ultrasonik dan

konsentrasi awal fenol berpengaruh secara signifikan (nilai signifikan < tingkat

signifikansi). Karena nilai F intensitas ultrasonik (44,46) lebih besar dibandingkan

F konsentrasi awal fenol (24,355), maka intensitas ultrasonik lebih dominan

(berpengaruh) terhadap output (persen penyisihan) dibandingkan dengan

konsentrasi awal fenol. Dari hasil tersebut (lihat Tabel 4.2), terlihat bahwa dalam

laju alir tetap sebesar 200 L/jam, parameter yang paling signifikan dalam

mempengaruhi penyisihan fenol adalah intensitas ultrasonik. Hal ini terlihat dari

nilai Fhitung-nya yang lebih besar dibandingkan nilai Fhitung konsentrasi awal fenol.

Dengan ANOVA, telah diketahui bahwa intensitas dan konsentrasi

berpengaruh secara signifikan terhadap persentase penyisihan fenol, namun tidak

diketahui pada variasi parameter yang manakah yang memiliki perbedaan mean


64


lebih signifikan. Untuk mengetahui nilai intensitas dan konsentrasi yang

signifikan terhadap proses, dilakukan post-hoc test sebagai berikut:

Intensitas Ultrasonik

Tabel 4. 3. Tes Post-Hoc parameter intensitas ultrasonik

Multiple Comparisons

Dependent Variabel:Persen_penyisihan

(I) Intensitas

(J) Intensitas

Mean Difference (I-J) Std. Error Sig.

95% Confidence Interval

Lower Bound Upper Bound LSD .00 30.00 -3.7633* 1.22251 .013 -6.5288 -.9978

60.00 -11.3182* 1.22251 .000 -14.0837 -8.5527 30.00 .00 3.7633* 1.22251 .013 .9978 6.5288

60.00 -7.5548* 1.22251 .000 -10.3203 -4.7893 60.00 .00 11.3182* 1.22251 .000 8.5527 14.0837

30.00 7.5548* 1.22251 .000 4.7893 10.3203 Based on observed means. The error term is Mean Square(Error) = 4.484. *. The mean difference is significant at the .05 level.

Konsentrasi Awal Fenol

Tabel 4. 4. Tes Post-Hoc parameter konsentrasi awal

Multiple Comparisons Dependent Variabel:Persen_penyisihan

(I) C0_fenol

(J) C0_fenol

Mean Difference (I-J) Std. Error Sig.

95% Confidence Interval

Lower Bound Upper Bound LSD 10.00 50.00 5.6250* 1.22251 .001 2.8595 8.3905

100.00 8.3685* 1.22251 .000 5.6030 11.1340 50.00 10.00 -5.6250* 1.22251 .001 -8.3905 -2.8595

100.00 2.7435 1.22251 .051 -.0220 5.5090 100.00 10.00 -8.3685* 1.22251 .000 -11.1340 -5.6030

50.00 -2.7435 1.22251 .051 -5.5090 .0220 Based on observed means. The error term is Mean Square(Error) = 4.484. *. The mean difference is significant at the .05 level.

Tes post-hoc membandingkan dua kondisi pada suatu parameter, sehingga

didapatkan kondisi yang lebih signifikan. Tes post-hoc menunjukkan nilai

intensitas ultrasonik (Tabel 4.3) dan nilai konsentrasi awal fenol (Tabel 4.4) yang

menghasilkan penyisihan fenol yang signifikan. Kondisi yang menghasilkan hasil


65


signifikan dapat terlihat dari kolom Mean Difference (beda mean) dan kolom sig.

Semakin besar perbedaan mean-nya maka kondisi tersebut mempengaruhi output

dengan lebih besar. Hal ini juga tercermin dari kolom sig. dimana nilainya akan

menjadi lebih kecil. Karena metode tes post-hoc yang digunakan adalah Least

Significant Difference (LSD) sehingga kondisi yang berpengaruh dapat langsung

dilihat dari kondisi yang menghasilkan nilai sig. paling kecil.

Kolom Confidence Interval merupakan nilai mean difference ± interval

(upper dan lower bound). Interval yang digunakan oleh SPSS 17.0 pada tingkat

keyakinan (CL) 95%, dan ukuran sampel kecil pada tes ini adalah 2,7655.

Dari Tabel 4.3, didapatkan nilai intensitas ultrasonik yang lebih

berpengaruh (signifikan) adalah pada intensitas 60% yang memiliki signifikansi

lebih kecil (berarti pengaruh lebih besar). Hal ini sesuai dengan teori bahwa

intensitas yang lebih tinggi akan meningkatkan persentase penyisihan karena

membentuk lebih banyak radikal OH dan efek microstreaming seperti yang telah

dijelaskan pada pembahasan sebelumnya.

Dengan cara yang sama, berdasarkan Tabel 4.4, nilai konsentrasi yang

lebih berpengaruh (signifikan) adalah pada konsentrasi awal 10 ppm yang terlihat

dari nilai signifikansi < tingkat signifikansi yaitu 0,05. Hal ini sesuai dengan teori

bahwa konsentrasi awal yang lebih rendah akan meningkatkan persen penyisihan

karena meningkatnya laju penyisihan.

Secara statistik, dapat dinyatakan bahwa terdapat perbedaan yang

signifikan antara persen penyisihan untuk intensitas ultrasonik 60% dengan

intensitas lain yang diujikan dan untuk konsentrasi awal fenol 10 ppm dengan

konsentrasi awal fenol lain yang diujikan, F (5,318) = 18,93, pada tingkat

signifikansi 0,05.


66


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari penelitian yang dilakukan, kesimpulan yang bisa diambil adalah:

1. Berdasarkan ANOVA:

a. Parameter yang dapat mempengaruhi proses lebih signifikan adalah

intensitas ultrasonik, dengan nilai F = 44,46 dibandingkan dengan

konsentrasi awal fenol (F = 24,355) pada tingkat signifikansi 0.05.

b. Berdasarkan tes post-hoc, intensitas ultrasonik yang berpengaruh

secara signifikan adalah intensitas 60%.

c. Berdasarkan tes post-hoc, konsentrasi awal fenol yang berpengaruh

secara signifikan adalah 10 ppm.

d. Variasi terhadap kombinasi parameter yang dapat mengoptimalkan

proses adalah dengan laju alir 200 L/jam, konsentrasi awal fenol 10

ppm, dan intensitas ultrasonik 60%.

2. Berdasarkan statistik dekriptif:

a. Konsentrasi awal fenol berpengaruh terhadap persentase penyisihan.

Persentase penyisihan fenol terbesar diperoleh pada konsentrasi awal

fenol 10 ppm, sebesar 21,27 ± 5×10-5

% (O/K), 34,12 ± 8,9×10-4

%

(O/S), dan 37,28 ± 9,51×10-3

% (O/K/S).

b. Intensitas ultrasonik berpengaruh terhadap persentase penyisihan.

Intensitas ultrasonik tinggi (60%) memberikan persentase penyisihan

fenol terbaik,yaitu sebesar 25,13 ± 8×10-5

%. Sedangkan pada

intensitas rendah (30%) persentase penyisihan fenol hanya sebesar

18,5 ± 8×10-6

%.

c. Laju alir gas berpengaruh terhadap kinerja proses. Nilai penyisihan

fenol yang paling optimal diperoleh pada laju alir gas 200 L/jam,yaitu

sebesar 25,32 ± 2×10-4

%, dan tidak berubah signifikan pada 250

L/jam (27,19 ± 1,7×10-4

%).


67


d. Proses gabungan ozonasi-kavitasi hidrodinamika dan ultrasonik

merupakan gabungan proses terbaik dengan persentase penyisihan

fenol 37,28 ± 9,51×10-3

%, dibandingkan dengan proses gabungan

ozonasi-kavitasi hidrodinamika (21,27 ± 5×10-5

%) dan ozonasi-

kavitasi ultrasonik (34,12 ± 8,9×10-4

%).

5.2. Saran

1. Perlu dilakukan observasi untuk tiap variasi kombinasi proses, agar

analisis eksperimen lebih akurat dalam menentukan parameter yang lebih

signifikan.

2. Untuk tiap observasi, sebaiknya dilakukan lebih dari satu kali replikasi

agar data yang didapatkan memiliki standard deviasi yang lebih kecil.

3. Perlu dilakukan analisis dengan GC-MS untuk mengetahui kandungan

sampel.

4. Perlu diterapkan perlakuan analisis yang sama untuk tiap observasi agar

data yang didapatkan lebih akurat.


68


DAFTAR PUSTAKA

Adewuyi, Y. G. 2001. Sonochemistry: Environmental Science and Engineering

Application. Industrial and Engineering Chemistry Research, 40 (22), 4681-

4715.

_____. 2005. Sonochemistry in Environmental Remediation: Combinative and

Hybrid Sonophotochemical Oxidation Processes for the Treatment of

Pollutants in Water. Enviromental Science and Technology 39, 3409-3420.

ASTeX Sorbios GmbH. 1996. Semozon 90.2 HP, Ozone generator operation

manual, Ver. 1.5 e., ASTeX SORBIOS GmbH Berlin Germany.

Bühler, R.E., Staehelin, J., & Hoigné, J. 1984. Ozone decomposition in water

studied by pulse radiolysis HO2/O2- and HO3/O3

- as intermediates. Journal

of Physic Chemistry, 88, 2560–2564.

Chowdhury, Pankaj and T. Viararaghavan. 2009. Sonochemical degradation of

chlorinated organik compounds, phenolic compounds and organik dyes –

A review. Science of The Total Environment, 2474-2492.

Dodd, M. C., Kohler, H. P. E., & Gutten, U. V. 2009. Oxidation of Antibacterial

Compounds by Ozone and hydroxil Radical: Elimination of Biological

Activity during Aqueous Ozonation Process. Environmental Sience and

Technology, 43, 2498-2504.

Gottschalk, C., Libra, J. A., & Saupe, A. 2000. Ozonation of Water and Waste

Water. Weinheim: Wiley-Vch.

Harinaldi. 2005. Prinsip-prinsip Statistik untuk Teknik dan Sains. Jakarta:

Erlangga.

Hartman, Julia. 2000. Faktorial Analysis of Variance: An Interactive Tutorial for

SPSS.(diunduh 28 Desember 2010).

http://www.stats.gla.ac.uk/steps/facanova.html

Hoffmann, M. R., Hoechemer, R. A. , Hua, I. 1996. Application of Ultrasonik

Irradiation for the Degradation of Chemical Contaminants in

Water.Ultrasoniks Sonochemistry 3 , S163-S172.


69


Ince N. H. , et al., 2000. Ultrasound as a catalyzer of aqueous reaction systems:

the state of the art and environmental application. Environmental. 29;167-

176.

Ince, N. H., & Tezcanli-Guyer, G. 2004. Individual and Combined Effects of

Ultrasound, Ozone, and UV Radiation. Ultrasoniks Sonochemistry, 42,

603-609.

Lazic, Z. R. 2004. Design of Experiment in Chemical Engineering: A Practical

Guide. Weinheim: Wiley –Vch.

Lesko, Timothy Michael. Chemical Effects of Acoustic Cavitation. Institute of

Technology Pasadena, California. 2004.

Mason, Timothy et al. Advances in Sonochemistry. USA: Jan Press Inc;2001

Montgomery, Douglas C. 2005. Design an Analysis of Experiment. New York:

Wiley Inc.

Mukesh, G., Hongqiang, H., Mujumdar, A. S., & Ray, M. B. 2004. Sonochemical

Decomposition of Volatile and Non-Volatile Organic Compounds—A

Comparative Study. Water Research, 38, 4247–4261.

Permadi, Sonny Citra. 2010. Penyisihan Fenol dengan Proses Oksidasi Lanjut

Berbasis Ozon: Pengaruh Kavitasi dan Konsentrasi Awal Fenol. Depok:

Departemen Teknik Kimia UI.

Pétrier, C., Micolle, M., Merlin, G., Luche, J.L., Reverdyk, G., 1992.

Characteristics of pentachlorophenate degradation in aqueous solution by

means of ultrasound. Envion. Sci.Technol., Vol. 26:1639-1642.

Rafiudin, R., & Saepudin, A. 2009. Praktek Langsung SPSS 17. Jakarta: Elex

Media Komputindo.

Staehelin J, Hoigne J.1983.Reaktionsmechanismus und Kinetik des Ozonzerfalls

in Wasser in Gegenwart organischer Stoffe. Vom Wasser 61: 337-348.

Slamet, dkk. 2007. Modifikasi zeolit alam dan Karbon Aktif dengan TiO2 serta

Aplikasinya sebagai BAhan Adsorben dan Fotokatalisis untuk Degradasi

Polutan Organik. Depok: UI Press

Swamy, K. M., & Narayana, K. L. 2001. Ultrasonikally Assisted Leaching.

Advance in Sonochemistry, 6, 141-179.


70


Thompson, L. H., & Doraiswamy, L. K. 1999. Sonochemistry: Science and

Engineering. Industrial and Engineering Chemistry Research, 38(4), 1215-

1249.

Tiehm, a. 2001. Combination of Ultasonic and Biological Pollutant Degradation.

Advance in Sonochemistry, 6, 25-58.

Tjahjadi, Linda. 2010. Penyisihan Fenol Menggunakan Proses Oksidasi Lanjut

Ozonasi-Kavitasi Hidrodinamika dan Ultrasonik. Depok: Departemen

Teknik Kimia UI.

Tomiyasu H, Fukutomi H, Gordon G. 1985.Kinetics and Mechanisms of Ozone

Decomposition in Basic Aqueous Solutions. Inorganic Chemistry 24: 2962-

2985.

Treybal R E. 1968. Mass Transfer Operations, 2"" Ed. New York:McGraw-Hill.

Weavers, L. K., & Hoffman, M. R. 1998. Sonolytic Decomposition of Ozone in

Aqueous Solution: Mass transfer Effect. Environtment and Science

Technology , 32 (24), 3941-3947.

Weavers, Linda K. 2001. Sonolytic Ozonation for the Remediation of Hazardous

Pollutant. Advanced in Sonochemistry, 6, 111-140.

Zhao, L., Ma, J., & Zhai, X. 2010. Enhanced Mechanism of Catalytic Ozonation

by Ultrasound with Orthogonal Dual Frequencies for the Degradation of

Nitrobenzene in Aqueous Solution.Ultrasoniks Sonochemistry, 17, 84-91.


71


LAMPIRAN A

DATA PENELITIAN


72


Data Penelitian pada Proses Penyisihan Fenol dengan Proses Oksidasi Lanjut

Ozonasi/Kavitasi Hidrodinamik/Ultrasonik (Permadi, 2010)

A.1. Proses Oksidasi Lanjut Ozonasi - Kavitasi Hidrodinamik (O/K)

A.1.1. Pada QL =2 Lpm; Qg = 200 Lpj; Cp0 = 100 ppm; Intensitas Ultrasonik = 0%

(tanpa sonikasi); Jenis Asam = HCl;

Tabel A.1. Data pada penyisihan fenol proses Ozonasi-Kavitasi Hidrodinamik (O/K) (1)

t (menit)

DO3

(ppm) DO (ppm) pH

vol. Titran

(fp=200/25) T (oC) Cfenol C/C0

%

penyisihan

0 - 5.7 3.07 - 26.00 99.22 1.00 0.00

3 3.41 5.6 3.09 2.4 30.00 88.46 0.96 10.84

6 3.96 5.5 3.08 1.6 31.00 87.73 0.89 11.59

9 4.14 5.4 3.04 1.5 32.00 87.68 0.88 11.64

12 4.57 5.3 3.00 1.4 33.00 87.29 0.88 12.03

15 4.55 5.2 2.99 1.6 34.00 86.32 0.87 12.89

20 5.55 5.2 2.98 3.5 35.00 85.74 0.86 13.48


t (menit)

DO3

(ppm) DO (ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.6 3.08 - 26.00 106.69 1.00 0.00

3 3.5 5.5 3.06 2.6 29.00 98.16 0.92 8.53

6 3.9 5.5 3.07 1.8 30.00 94.53 0.88 12.16

9 4.21 5.4 3.05 1.6 31.00 92.83 0.87 13.86

12 4.45 5.3 3.01 1.5 32.00 92.5 0.86 14.19

15 4.62 5.2 2.99 1.6 33.00 91.75 0.86 14.94

20 5.51 5.1 2.98 3.3 34.00 90.94 0.85 14.76


(Intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;


t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.05 - 26.0 40.97 1.00 0.00

3 4.29 5.6 3.11 4.10 30.0 40.79 0.99 0.45

6 5.11 5.6 3.07 4.00 31.0 40.28 0.98 1.69

9 5.51 5.5 3.08 3.60 31.5 39.94 0.97 2.52

12 5.13 5.4 3.07 3.00 32.0 39.59 0.97 3.37

15 5.16 5.3 3.05 2.80 33.0 37.47 0.91 8.53

20 4.75 5.3 3.04 5.15 34.0 32.93 0.80 19.62

Lampiran A. Data penelitian


73



t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.60 3.15 - 31.00 48.8 1.00 0.00

3 4.3 5.60 3.16 4.20 32.00 44.41 0.91 8.99

6 5.1 5.50 3.14 4.00 33.00 43.43 0.89 11.00

9 5.4 5.40 3.15 3.80 34.00 42.94 0.88 12.01

12 5.2 5.30 3.12 3.50 34.50 41.97 0.86 13.4

15 5.1 5.30 3.11 2.80 35.00 41.82 0.86 14.34

20 4.6 5.20 3.11 5.15 35.50 40.51 0.83 17.15



Tabel A.5. Data pada penyisihan fenol proses Ozonasi-KavitasiHidrodinamik (O/K) (1)

t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.70 3.12 - 30.00 8.54 1.00 0.00

3 4.99 5.60 3.18 1.50 32.00 7.75 0.90 9.91

6 4.93 5.50 3.14 1.30 33.00 7.67 0.90 10.19

9 5.20 5.40 3.15 1.15 33.50 7.60 0.89 11.00

12 5.23 5.30 3.13 1.10 34.50 7.16 0.84 16.16

15 5.05 5.30 3.09 1.25 35.00 7.08 0.83 17.09

20 5.41 5.20 3.10 2.10 35.50 6.65 0.78 22.12

Tabel A.6. Data pada penyisihan fenol proses Ozonasi-KavitasiHidrodinamik (O/K) (2)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.6 3.18 - 26.0 9.25 1.00 0.00

3 4.8 5.5 3.20 1.40 28.0 8.46 0.91 6.6

6 4.7 5.4 3.16 1.30 31.0 8.39 0.90 9.29

9 5.1 5.3 3.17 1.15 33.0 8.31 0.89 10.27

12 5.2 5.3 3.15 1.10 33.5 7.87 0.85 14.92

15 5.05 5.2 3.10 1.25 35.0 7.79 0.84 15.68

20 5.4 5.1 3.09 2.00 35.5 7.36 0.79 20.43

(Lanjutan)


74


A.2. Proses Oksidasi Lanjut Ozonasi - Kavitasi Ultrasonik (O/S)

A.2.1. Pada QL =2 Lpm; Qg = 200 Lpj; Cp0 = 100 ppm; Intensitas Ultrasonik =

60% (Intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;

Tabel A.7. Data pada penyisihan fenol proses Ozonasi-Kavitasi Ultrasonik (O/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.05 - 26.0 93.86 1.00 0.00

3 2.25 5.6 3.06 2.1 29.5 81.79 0.87 12.85

6 2.53 5.5 3.03 1.6 30.5 80.72 0.86 13.99

9 3.00 5.5 2.99 1.5 37.5 80.08 0.85 14.44

12 3.32 5.4 3.01 1.4 33.0 78.34 0.83 15.25

15 3.65 5.3 2.98 1.5 33.0 78.30 0.83 16.35

20 2.25 5.2 2.98 2.7 34.0 73.85 0.78 21.31


t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.03 - 26.00 96.64 1.00 0.00

3 3.68 5.7 3.08 4.10 29.00 79.25 0.83 17.99

6 4.25 5.6 3.09 3.30 30.00 78.28 0.81 18.99

9 4.45 5.5 3.06 2.70 31.00 76.35 0.79 20.99

12 4.74 5.5 3.05 2.55 32.00 75.38 0.78 22.00

15 5.03 5.4 3.06 2.40 33.00 74.80 0.77 22.60

20 5.02 5.3 3.05 4.10 34.00 74.22 0.76 23.20




t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.06 - 26.0 41.13 1.00 0.00

3 3.96 5.4 3.03 2.40 32.0 39.43 0.96 4.14

6 3.86 5.4 2.99 2.20 33.0 39.11 0.95 4.91

9 4.03 5.3 2.98 2.30 34.0 39.04 0.95 5.07

12 4.32 5.2 2.93 2.25 35.0 37.92 0.92 7.80

15 4.19 5.1 2.93 1.85 35.5 35.41 0.86 13.91

20 4.28 5.1 2.96 2.90 36.0 31.01 0.75 24.61

(Lanjutan)


75



t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.11 - 28 51.80 1.00 0.00

3 4.31 5.6 3.09 2.60 30 49.73 0.96 4.14

6 5.10 5.5 3.03 2.40 32 48.69 0.94 4.91

9 5.42 5.4 2.99 2.50 33 47.65 0.92 5.07

12 5.21 5.3 2.95 2.45 35 46.60 0.90 7.80

15 5.14 5.2 2.93 1.95 35 45.58 0.88 13.91

20 4.60 5.1 2.95 2.95 36 38.33 0.74 26.00




t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH vol. Titran T (oC) Cfenol C/C0

%

penyisihan

0 - 5.8 3.06 - 25.0 12.94 1.00 0.00

3 3.11 5.7 3.02 3.80 29.5 12.61 0.96 2.57

6 3.85 5.6 2.99 3.00 30.0 12.31 0.94 4.86

9 3.70 5.5 3.00 2.95 31.5 11.94 0.90 7.75

12 4.40 5.5 2.97 2.40 32.0 11.73 0.81 9.32

15 4.40 5.4 2.96 2.80 33.0 10.29 0.75 20.49

20 4.60 5.3 2.95 5.00 35.0 8.64 0.65 33.24


t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.08 - 26.00 9.84 1 0.00

3 3.10 5.6 3.04 3.9 30.00 9.44 0.96 4.07

6 3.60 5.5 2.98 3.1 31.00 9.25 0.94 5.99

9 3.70 5.4 3.00 3.0 32.00 8.86 0.9 9.96

12 4.40 5.3 2.96 2.5 33.00 7.97 0.81 19.61

15 4.40 5.3 2.96 2.8 34.00 7.38 0.75 25.00

20 4.60 5.1 2.95 5.0 35.00 6.39 0.65 35.00

(Lanjutan)


76


A.3. Proses Oksidasi Lanjut Ozonasi-Kavitasi Ultrasonik dan Hidrodinamik

(O/K/S)


30% (intensitas rendah); Jenis Asam = HCl;

Tabel A.13. Data pada penyisihan fenol proses Ozonasi-Kavitasi Ultrasonik dan Hidrodinamik

(O/K/S) (1)

t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.05 - 26.00 93.86 1.00 0.00

3 2.25 5.6 3.06 2.1 29.50 85.17 0.90 9.26

6 2.53 5.5 3.03 1.6 30.50 80.72 0.85 13.99

9 3.00 5.5 2.99 1.5 30.50 80.09 0.85 14.67

12 3.32 5.4 3.01 1.4 33.00 79.78 0.84 15.01

15 3.65 5.3 2.98 1.5 33.00 77.90 0.83 17.00

20 2.25 5.2 2.98 2.7 34.00 75.10 0.82 18.00


(O/K/S) (2)

t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.10 - 25.50 98.20 1 0.00

3 2.50 5.7 3.08 2.5 29.00 88.38 0.90 10.00

6 2.65 5.6 3.03 1.7 30.00 84.45 0.86 14.00

9 3.00 5.5 3.00 1.6 30.50 83.47 0.85 14.96

12 3.42 5.4 3.01 1.4 32.00 82.48 0.84 15.52

15 3.65 5.4 2.99 1.5 33.00 81.50 0.83 16.57

20 2.55 5.3 2.98 2.6 34.00 79.54 0.81 19.00


60% (intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;


(O/K/S) (1)

t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.07 - 26.00 99.22 1.00 0.00

3 3.41 5.6 3.09 2.4 30.00 80.34 0.81 19.01

6 3.96 5.5 3.08 1.6 31.00 77.38 0.78 21.99

9 4.14 5.4 3.04 1.5 32.00 76.88 0.77 22.50

12 4.57 5.3 3.00 1.4 33.00 76.39 0.77 23.00

15 4.55 5.2 2.99 1.6 34.00 76.19 0.76 23.19

20 5.55 5.2 2.98 3.5 35.00 75.39 0.76 24.00

(Lanjutan)


77


Tabel A.16. Data pada penyisihan fenol proses Ozonasi-Kavitasi Ultrasonik dan

Hidrodinamik (O/K/S) (2)

t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.07 - 26.00 104.16 1.00 0.00

3 3.41 5.6 3.09 2.4 28.00 83.75 0.80 19.59

6 3.96 5.5 3.08 1.6 30.00 81.87 0.79 21.40

9 4.14 5.4 3.04 1.5 31.00 81.55 0.78 21.71

12 4.57 5.3 3 1.4 32.00 79.06 0.76 24.09

15 4.55 5.2 2.99 1.6 33.00 77.91 0.75 25.28

20 5.55 5.2 2.98 3.5 35.00 76.80 0.74 26.26

A.3.3. Pada QL =2 Lpm;Qg = 200 Lpj; Cp0 = 50 ppm; Intensitas Ultrasonik = 30%

(Intensitas rendah); Jenis Asam = HCl


(O/K/S) (1)

t (menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.9 3.07 - 25.00 46.36 1.00 0.00

3 5.04 5.9 3.15 3.85 29.00 40.10 0.86 13.43

6 5.71 5.7 3.11 3.45 30.00 39.20 0.86 13.85

9 5.78 5.6 3.09 3.4 31.00 39.08 0.84 15.68

12 5.81 5.5 3.08 3.20 32.00 38.58 0.83 16.77

15 6.72 5.5 3.06 3.10 33.00 37.56 0.81 18.97

20 5.91 5.4 3.04 5.30 34.00 35.97 0.77 22.54


(O/K/S) (2)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.7 3.20 - 26.00 44.52 1.00 0.00

3 4.3 5.6 3.13 3.95 30.00 37.35 0.83 17.06

6 5.1 5.6 3.11 3.65 31.00 37.01 0.83 17.24

9 5.4 5.5 3.07 3.50 32.00 36.95 0.83 17.35

12 5.2 5.5 3.06 3.30 33.00 36.06 0.81 19.00

15 5.1 5.4 3.05 3.25 34.00 35.18 0.79 20.98

20 4.6 5.4 3.00 5.30 35.00 35.12 0.78 22.00

(Lanjutan)


78



60% (Intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl


(O/K/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.9 3.07 - 25.00 47.36 1.00 0.00

3 5.04 5.9 3.15 3.85 29.00 39.28 0.83 17.06

6 5.71 5.7 3.11 3.45 30.00 39.20 0.83 17.24

9 5.78 5.6 3.09 3.40 31.00 39.14 0.83 17.35

12 5.81 5.5 3.08 3.20 32.00 36.99 0.78 21.90

15 6.72 5.5 3.06 3.10 33.00 36.31 0.77 23.32

20 5.91 5.4 3.04 5.30 34.00 35.12 0.74 25.85


(O/K/S) (2)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.09 - 26.00 38.24 1 0.00

3 5.00 5.7 3.16 3.9 28.00 32.27 0.84 15.64

6 5.61 5.6 3.21 3.5 30.00 30.73 0.80 19.65

9 5.73 5.5 3.08 3.4 30.50 29.99 0.78 21.60

12 5.80 5.5 3.06 3.2 31.00 29.39 0.76 23.15

15 6.70 5.4 3.04 3.1 32.00 29.23 0.76 23.56

20 5.83 5.3 3.04 5.2 33.00 28.76 0.75 24.79

A.3.5. PadaQL =2 Lpm; Qg = 200 Lpj; Cp0 = 10 ppm; Intensitas Ultrasonik = 30%

(Intensitas rendah); Jenis Asam = HCl


(O/K/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm) DO (ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.03 - 25 17.86 1 0.00

3 4.29 5.7 3.1 2.1 29 15.29 0.85 14.39

6 4.65 5.6 3.09 3.6 31 14.78 0.82 17.27

9 5.5 5.6 3.09 3.3 32 14.38 0.80 19.49

12 6.3 5.5 3.06 3.2 33 13.97 0.78 21.81

15 5.25 5.4 3.05 2 34 13.82 0.77 22.65

20 5.65 5.3 3.03 5 35 13.56 0.75 24.10

(Lanjutan)


79



(O/K/S) (2)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.03 - 27.0 9.89 1 0.00

3 4.29 5.7 3.10 2.1 28.0 8.47 0.85 14.37

6 4.65 5.6 3.09 3.6 31.0 8.18 0.82 17.27

9 5.50 5.6 3.09 3.3 32.0 7.96 0.80 19.48

12 6.30 5.5 3.06 3.2 33.0 7.73 0.78 21.80

15 5.25 5.4 3.05 2.0 33.5 7.61 0.77 22.66

20 5.65 5.3 3.03 5.0 34.0 7.46 0.75 24.50


(Intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl


(O/K/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm) DO (ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.8 3.03 - 25.00 12.19 1.00 0.00

3 4.29 5.7 3.10 2.1 29.00 12.16 1.00 0.26

6 4.65 5.6 3.09 3.6 31.00 11.74 0.96 3.70

9 5.50 5.6 3.09 3.3 32.00 10.30 0.84 15.56

12 6.30 5.5 3.06 3.2 33.00 9.06 0.74 25.71

15 5.25 5.4 3.05 2.0 34.00 8.16 0.67 33.11

20 5.65 5.3 3.03 5.0 35.00 7.17 0.59 41.23


(O/K/S) (2)

t

(menit) DO3 (ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


%

penyisihan

0 - 5.50 3.17 - 29.00 15.11 1.00 0.00

3 5.13 5.50 3.22 2.55 33.00 12.12 0.80 19.79

6 4.50 5.40 3.19 1.80 35.00 10.86 0.72 28.13

9 5.28 5.30 3.19 2.15 34.00 10.35 0.68 31.50

12 4.86 5.30 3.19 1.60 35.00 10.31 0.68 31.77

15 4.96 5.20 3.15 1.70 36.00 10.23 0.68 32.29

20 5.78 5.10 3.15 2.50 36.00 10.08 0.67 33.33

(Lanjutan)


80


A.3.7 Pada QL =2 Lpm; Qg = 150 Lpj; Cp0 = 50 ppm; Intensitas Ultrasonik = 60%



(O/K/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran

(fp=200/25) T (oC) Cfenol C/C0 % penyisihan

0 - 5.9 3.07 - 25.00 56.69 1.00 0.00

3 5.04 5.9 3.15 3.85 29.00 51.25 0.90 9.58

6 5.71 5.7 3.11 3.45 30.00 51.10 0.90 9.86

9 5.78 5.6 3.09 3.40 31.00 50.39 0.89 11.12

12 5.81 5.5 3.08 3.20 32.00 50.00 0.88 11.80

15 6.72 5.5 3.06 3.10 33.00 49.44 0.87 12.78

20 5.91 5.4 3.04 5.30 34.00 48.50 0.85 14.44


(O/K/S) (2)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


0 - 5.8 3.11 - 26.00 48.89 1.00 0.00

3 4.9 5.7 3.09 4.20 28.00 44.98 0.92 8.00

6 5.3 5.6 3.11 3.65 30.00 44.73 0.91 8.50

9 5.6 5.5 3.09 3.50 31.00 44.01 0.90 10.00

12 5.8 5.4 3.00 3.30 31.50 43.51 0.89 11.00

15 6.2 5.4 2.99 3.10 32.00 43.02 0.88 12.00

20 5.8 5.3 2.98 5.30 33.00 42.01 0.86 14.00

A.3.8. Pada QL =2 Lpm;Qg = 250 Lpj; Cp0 = 50 ppm; Intensitas Ultrasonik = 60%



(O/K/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


0 - 5.9 3.08 - 26.00 58.85 1.00 0.00

3 5.05 5.8 3.15 3.9 27.00 46.88 0.79 20.34

6 5.70 5.7 3.11 3.5 30.00 45.15 0.76 23.28

9 5.80 5.6 3.09 3.4 31.50 44.25 0.75 24.82

12 5.80 5.5 3.08 3.2 32.50 43.97 0.74 25.29

15 6.72 5.4 3.06 3.1 33.00 43.66 0.74 25.82

20 5.90 5.3 3.04 5.3 34.00 43.62 0.74 25.88

(Lanjutan)


81



(O/K/S) (1)

t

(menit)

DO3

(ppm)

DO

(ppm) pH

vol. Titran


0 - 5.6 3.03 - 25.00 54.55 1.00 0.00

3 4.8 5.9 3.11 3.7 29.00 43.60 0.80 19.98

6 5.1 5.7 3.09 3.5 30.00 40.92 0.75 25.00

9 5.2 5.6 3.06 3.3 31.00 39.82 0.73 26.88

12 5.5 5.5 3.05 3.2 32.00 39.55 0.72 27.50

15 6.2 5.5 3.04 3.1 33.00 39.28 0.72 28.10

20 5.6 5.4 3.04 5.3 34.00 39.00 0.71 28.50

(Lanjutan)


82


LAMPIRAN B

PENGOLAHAN DATA


83


Pengolahan Data Proses Penyisihan Fenol dengan Proses Oksidasi Lanjut

Ozonasi/Kavitasi Hidrodinamik/Ultrasonik

B.1. Proses Oksidasi Lanjut Ozonasi - Kavitasi Hidrodinamik (O/K)

B.1.1. Pada QL =2 Lpm; Qg = 200 Lpj; Cp0 = 100 ppm; Intensitas Ultrasonik = 0%




t

C/C0

Mean deviasi 1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.911 0.995 0.953 0.00354

6 0.885 0.983 0.934 0.00479

9 0.875 0.974 0.925 0.00498

12 0.864 0.966 0.915 0.00515

15 0.863 0.914 0.889 0.00132

20 0.828 0.803 0.816 0.00030

Persentase Penyisihan rata-rata 18.380

Deviasi rata-rata

0.00287

t

C/C0 (y) Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.960 0.920 0.940 0.00080

6 0.891 0.886 0.889 0.00001

9 0.886 0.870 0.878 0.00013

12 0.880 0.867 0.874 0.00008

15 0.870 0.860 0.865 0.00005

20 0.865 0.850 0.857 0.00011


Deviasi rata-rata 0.00017

Lampiran B. Pengolahan Data


84




t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.914894 0.907851 0.911 0.00002

6 0.906383 0.898637 0.902 0.00003

9 0.897872 0.889422 0.893 0.00004

12 0.851064 0.83874 0.845 0.00007

15 0.842553 0.829525 0.836 0.00008

20 0.795745 0.778843 0.787 0.00014


Deviasi rata-rata

0.00005

B.2. Proses Oksidasi Lanjut Ozonasi - Kavitasi Ultrasonik (O/S)

B.2.1. Pada QL =2 Lpm; Qg = 200 Lpj; Cp0 = 100 ppm; Intensitas Ultrasonik =

60% (Intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;

t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.826 0.871 0.848 0.00103

6 0.813 0.860 0.836 0.00110

9 0.793 0.853 0.823 0.00177

12 0.781 0.834 0.807 0.00145

15 0.774 0.834 0.804 0.00179

20 0.768 0.786 0.777 0.00018


Deviasi rata-rata

0.00105

(Lanjutan)


85




t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.958 0.960 0.959 0.00000

6 0.951 0.940 0.945 0.00005

9 0.949 0.920 0.934 0.00043

12 0.922 0.900 0.911 0.00024

15 0.860 0.880 0.870 0.00018

20 0.754 0.740 0.746 0.00009


Deviasi rata-rata

0.00014



t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.960 0.974 0.967 0.00010

6 0.940 0.951 0.945 0.00006

9 0.900 0.922 0.911 0.00025

12 0.810 0.906 0.858 0.00468

15 0.750 0.795 0.772 0.00101

20 0.650 0.667 0.658 0.00016


Deviasi rata-rata

0.00089

(Lanjutan)


86


B.3. Proses Oksidasi Lanjut Ozonasi-Kavitasi Ultrasonik dan Hidrodinamik

(O/K/S)


30% (intensitas rendah); Jenis Asam = HCl;

t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.907 0.907 0.907 5E-09

6 0.859 0.860 0.859 6.05E-07

9 0.851 0.850 0.850 5E-07

12 0.843 0.840 0.841 3.38E-06

15 0.833 0.830 0.831 4.5E-06

20 0.820 0.810 0.815 5E-05


Deviasi rata-rata

8.427E-06


60% (intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;

t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.810 0.803 0.806 0.00002

6 0.780 0.786 0.783 0.00002

9 0.775 0.783 0.779 0.00003

12 0.770 0.759 0.764 0.00005

15 0.768 0.748 0.758 0.00019

20 0.760 0.737 0.748 0.00025


Deviasi rata-rata

0.00008

(Lanjutan)


87



(intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;

t

C/C0 mean deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.829 0.843 0.836 0.00010

6 0.827 0.803 0.815 0.00029

9 0.826 0.783 0.805 0.00090

12 0.781 0.768 0.774 0.00007

15 0.766 0.764 0.765 0.00000

20 0.741 0.752 0.746 0.00005


Deviasi rata-rata

0.00020

B.3.3. Pada QL =2 Lpm; Qg = 200 Lpj; Cp0 = 10 ppm; Intensitas Ultrasonik

= 60% (intensitas tinggi); Jenis Asam = HCl;

t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.997 0.802 0.899 0.01906

6 0.963 0.718 0.840 0.02982

9 0.844 0.684 0.764 0.01271

12 0.743 0.682 0.712 0.00183

15 0.668 0.677 0.672 0.00003

20 0.587 0.666 0.627 0.00311


Deviasi rata-rata

0.00951

(Lanjutan)


88




t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.904 0.920 0.912 0.00012

6 0.901 0.915 0.908 0.00009

9 0.888 0.900 0.894 0.00006

12 0.881 0.890 0.885 0.00003

15 0.872 0.880 0.876 0.00003

20 0.855 0.860 0.857 0.00000


Deviasi rata-rata

0.00005



t

C/C0 Mean

deviasi

1 2

0 1.000 1.000 1.000 0.00000

3 0.796 0.800 0.798 0.00000

6 0.767 0.750 0.758 0.00014

9 0.751 0.730 0.740 0.00023

12 0.747 0.725 0.736 0.00024

15 0.741 0.720 0.730 0.00023

20 0.741 0.715 0.728 0.00034


Deviasi rata-rata

0.00017

(Lanjutan)


Documents

UNIVERSITAS INDONESIA APLIKASI STATISTIK UNTUK …